Ifra Special Report
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Automatische Kontrolle der Farbdruckqualität Ifra Special Report 3.35 02 Impressum Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt Impressum Ifra Special Reports, Forschungsberichte, Untersuchungsberichte zu Technik und Organisation sowie Dokumente zur Standardisierung der Verlagstechnik. Herausgeber: Ifra, Washingtonplatz, 64287 Darmstadt, Deutschland; www.ifra.com; Telefon +49.6151.733-6; Fax +49.6151.733-800. Chief Executive Officer: Reiner Mittelbach. Director of Research and Consulting: Manfred Werfel. Research Manager: Uwe Junglas. Eine Wiederveröffentlichung – auch auszugsweise – ist nur mit ausdrücklicher Genehmigung des Herausgebers und unter Angabe der Quelle gestattet. Bezug: Ifra Special Reports werden zum Preis von 130 EUR* pro Exemplar vertrieben. Für Ifra-Mitglieder ist der Bezugspreis durch den Mitgliedsbeitrag im Rahmen eines vereinbarten Kontingents abgegolten. Ifra-Mitglieder erhalten auf Anfrage zusätzliche Exemplare zu einer Kostenpauschale von 13 EUR* pro Exemplar. * zuzüglich 7 % MWSt. in Deutschland sowie für Unternehmen und Personen der EU, die über keine VAT-Nr. verfügen. Inhalt © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Inhalt Einleitung ............................................................................................................................................................ 04 1 Problemstellung.................................................................................................................................................. 05 2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4 2.3 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme ....................................................................................... Steuerungs- und Regelsystem ............................................................................................................................... Grundbegriffe der Automatisierung ....................................................................................................................... Inline-Messung, Regelkreis (Closed loop) ............................................................................................................. Online-Messung, Steuerung (Open loop) .............................................................................................................. Offline-Messung, messungsunterstützte manuelle Steuerung............................................................................... Messverfahren ....................................................................................................................................................... Densitometrische Messung ................................................................................................................................... Farbmessung ......................................................................................................................................................... Messung mit Kamera ............................................................................................................................................. Druckbildinspektion .............................................................................................................................................. Messfelder ............................................................................................................................................................. 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme .......................................................................... 11 3.1 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 Inline-Messsysteme für den Rollendruck ............................................................................................................... Inline-Messung mit Regelkreis (Closed loop) ........................................................................................................ Inline-Messung und Bahnüberwachungssysteme ohne Regelkreis ....................................................................... In-Line-Bildinspektionssysteme ohne Regelkreis .................................................................................................. Weitere Messsysteme ............................................................................................................................................ Speziell für den Zeitungsoffsetdruck konzipierte Anwendungen ........................................................................... Scannende Systeme .............................................................................................................................................. Handmessgeräte .................................................................................................................................................... 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen .................................................................................................................. 17 4.1 4.1.1 4.1.1.1 4.1.1.2 4.1.2 4.1.2.1 4.1.2.2 4.1.3 4.2. Inline-Messung mit Regelkreis (Closed loop) ........................................................................................................ ColorQuick ............................................................................................................................................................. Systemüberblick .................................................................................................................................................... System im praktischen Einsatz .............................................................................................................................. Color Control System (CCS) .................................................................................................................................... Systemüberblick .................................................................................................................................................... System im praktischen Einsatz .............................................................................................................................. Zusammenfassung ................................................................................................................................................. Anwenderberichte .................................................................................................................................................. 17 17 17 17 18 18 18 19 19 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget ............................................................................................ Messsystem ........................................................................................................................................................... Testdurchführung ................................................................................................................................................... Testauswertung ..................................................................................................................................................... Allgemeine Anmerkungen zum Testsystem ............................................................................................................ Auswertung der Dichte und Tonwertzunahme ....................................................................................................... Farbauswertung ..................................................................................................................................................... Zusammenfassung der Ergebnisse ........................................................................................................................ 21 21 21 21 21 22 22 23 5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.3.3 5.4 06 06 06 07 07 08 08 08 08 09 09 09 11 11 13 13 15 15 15 15 03 04 Inhalt Ifra Special Report 3.35 6 © 2002 Ifra, Darmstadt 6.1 6.2 Anforderungen an Farbmesssysteme für den Zeitungsrollenoffsetdruck ................................................ 29 Technologische Anforderungen ............................................................................................................................. 29 Betriebswirtschaftliche Anforderungen ................................................................................................................. 30 7 Zusammenfassung und Schlussfolgerung .................................................................................................... 32 8 Literaturverzeichnis ........................................................................................................................................... 33 9 Herstellerverzeichnis der Mess- und Kontrollsysteme ............................................................................... 37 Einleitung © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Einleitung Das Forschungsprojekt wurde von der TU Chemnitz am Institut für Print- und Medientechik mit dem Institutsleiter Prof. Arved C. Hübler durchgeführt. Projektleiter war Prof. Wolfgang Beier. Mitarbeiter waren Beatrix Beckmann und Studenten. Das Projekt wurde von einer Ifra-Arbeitsgruppe mit Vertretern folgender Firmen und Institutionen begleitet: Karl Altthaler Torsten Bastian Dietrich Behrend Bob Brüwer MAN, Augsburg, D Axel Springer Verlag AG, Hamburg, D Druckzentrum Freie Presse, Chemnitz, D PressTech Controls Ltd, Hemel Hempstead, UK Maarten Coerman Graphics Microsystems N.V., Mechelen, B Markus Dätwyler EMPA/Ugra, St. Gallen, CH Andreas Dreger TECHKON GmbH, Königstein, D Dirk Exner X-Rite GmbH, Köln, D Randall Freeman QTI, Sussex, USA Oswald Grütter System Brunner AG, Locarno, CH Matthias Haidt X-Rite GmbH, Köln, D Didier Havard Goss Systemes Graphiques, Nantes, F Yufan Jiang WIFAG Maschinenfabrik, Bern, CH Matthias Knoch PressTech Controls GmbH, Frankfurt, D Hansjörg Künzli EMPA/Ugra, St. Gallen, CH Hans Jörg Laubscher Heidelberger Druckmaschinen, Heidelberg, D Daniel Letournel Goss Systemes Graphiques, Nantes, F Ton Loohuizen Graphics Microsystems N.V., Mechelen, B Wolfgang Lüdge Innomess Elektronik, Berlin, D Wilhelm Mix KBA, Würzburg, D Kurt Münger EMPA/Ugra, St. Gallen, CH Hans Ott GretagMacbeth AG, Regensdorf, CH Wilfried Pütz Graphics Microsystems N.V., Mechelen, B Hessel Polstra QTI, Weesp, NL Jorge Rodriguez Giles Universität Wuppertal, Wuppertal, D Karl Schaschek KBA, Würzburg, D Marcel Schooneman QTI, Weesp, NL Werner Scherpf KBA, Würzburg, D Theodor Tatarczyk THETA SYSTEM Elektronik GmbH, Gröbenzell, D Thomas Türke KBA, Bielefeld, D Wilfried Übelher Vorarlberger Zeitungsverlag und Drukkerei GmbH, Schwarzach, A Harald van Meegen BST Servo-Technik GmbH, Bielefeld, D Andreas Wagner X-Rite GmbH, Köln, D Daniel Würgler System Brunner AG, Locarno, CH Seitens der Ifra waren Uwe Junglas, Manfred Werfel und Andy Williams beteiligt. Folgende Unternehmen trugen durch kostenlose Bereitstellung von Messgeräten oder Durchführung von Versuchen bzw. Gewähren von Beratungen zum Projekt bei: wfw Graphische Betriebe Udo Sattler in Zusammenarbeit mit Graphics Microsystems N.V: Fallstudie MOHN Media, Mohndruck GmbH in Zusammenarbeit mit QTI Europe, Inc.: Fallstudie TECHKON GmbH: Bereitstellung von Messgeräten Druckzentrum Freie Presse Chemnitz: Durchführung von Druckversuchen Die Ifra und die TU Chemnitz danken allen Mitgliedern der Projektgruppe für wertvolle Beiträge und Hinweise sowie allen Unternehmen für die geleistete Unterstützung des Projektes. Die Projektarbeit wurde beendet im August 2001. Manfred Werfel, Mai 2002 05 06 Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt 1 Problemstellung © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 1 Problemstellung Ein steigender Farbanteil in der Zeitung erfordert erhöhte Anforderungen an die Steuerung der Druckqualität. Es wird eine einwandfreie stabile Bildwiedergabe und somit die Konstanz der Farbqualität gefordert. Das bedeutet für die Druckerei, die Farbstreuungen in der Auflage bzw. die Farbabweichung zwischen Andruck und Auflage möglichst gering zu halten. Weiterhin sollten reproduzierbare 4-Farbqualitäten in unterschiedlichen Druckereien realisiert werden können. Zur Erfüllung dieser Anforderungen gibt es bereits Maßnahmen zur Standardisierung der Farbdruckqualität von Zeitungen (ISO-Standard 12647-3, Qualitätsinitiative Zeitungsdruck organisiert von Ifra und ZMG [Qua00], [Sta01]). Die steigende Leistungsfähigkeit von Systemen und Maschinen bringt spezielle Kontrollaufgaben und die Notwendigkeit, dies mit spezieller Messtechnik zu ermöglichen. Dies sollte für alle Produktionsabschnitte realisierbar sein. Eine sichere Produktion senkt die Kosten und durch eine höhere und gleichbleibende Qualität können Reklamationen vermindert werden. Der Zeitungsdruck ist ein hochproduktiver Prozess. Eine Qualitätskontrolle im Druck sollte deshalb als ein wichtiges Kriterium zur Stabilisierung dieses Prozesses angesehen werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit zur Messung der Farbqualität im Auflagendruck. Dabei muss die hohe Produktivität moderner Zeitungsdruckanlagen bei prozessbegleitenden dynamischen Messungen und der sich daraus ergebende Aufwand für eine konsequente messtechnische Kontrolle beachtet werden. Die Kontrollfähigkeit des Offsetdruckprozesses würde Messaussagen zur Farbwiedergabequalität liefern, woraus Maßnahmen zur Regelung des Prozesses gezielt abgeleitet werden könnten. Qualitätsbegleitende Messsysteme existieren z. B. mit der automatischen Registerregelung im Zeitungsdruck bereits. Ähnliche Systeme für die Farbqualitätskontrolle sind im Zeitungsdruck derzeit nicht im Einsatz. Zunächst anzustreben wäre ein Inline-Farbmesssystem zur automatischen Qualitätskontrolle im Druck mit nachfolgendem Regelkreislauf zur Farbnachstellung (Closed loop). Auf Grundlage einer Markt-, Literatur-, und Patentrecherche werden solche Systeme vorgestellt, die z. Zt. hauptsächlich im Akzidenzbereich vorhanden sind. Es soll eingeschätzt werden, ob und unter welchen Bedingungen Inline-Farbmesssysteme mit geschlossenem Regelkreislauf im Coldset-Rollenoffset (Zeitung) einsetzbar sind, welche Anforderungen gestellt bzw. welche Weiterentwicklungen für diesen speziellen Anwendungsfall gewünscht werden. Es geht gerade auch aus ökonomischer Sicht um die Realisierung von Zwischenlösungen. Deshalb werden in der Aufführung Inline-Lösungen ohne automatischen Regelkreislauf, Online- und OfflineLösungen berücksichtigt. Es wird auf einige speziell für den Zeitungsdruck konzipierte Systeme eingegangen. In einem Druckversuch werden die in einer normalen Zeitungsproduktion ohne Messen und Regeln während der Produktion vorhandenen Kurzzeit- und Langzeitschwankungen über die Auflage dokumentiert. Beim Messwertvergleich und der Einbindung in ein Closed loop System soll aus pragmatischen Gründen der Vergleich zwischen Gutbogen und Fortdruckbogen und somit die Stabilität des Prozesses Priorität haben. Es interessiert der Maschinenfortdruck. Die Qualitätskontrolle des Druckprozesses durch Messen sollte einhergehen mit weiteren Standardisierungsmaßnahmen. Bildwiedergabe und Farbmessung sind höchst komplexe Themen. Deshalb sollten die Voraussetzungen für ein akzeptables Endergebnis schon im Vorstufenprozess geschaffen werden. Einen Ansatz im Zeitungsdruckbereich bietet z. B. die Ifra-Initiative „Closed loop CTP Measurement“ mit dem Ziel der Qualitätssicherung und der Ausschussvermeidung in der CTP-Produktion. 07 08 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme An Messsysteme werden verschiedene Anforderungen gestellt. Von Seiten der Druckerei interessieren neben Investitionskosten die Einbindung in die Maschinenkonfiguration und nach dessen Realisierung der Leistungsumfang eines solchen Messsystems. Weitere Kriterien sind z. B. die Gestaltung des Layouts (Verlag), die Erreichung der gewünschten Qualität und Farbkonstanz (Kunden). Einem Prozess können durch Messen Informationen entnommen, aufbereitet und gespeichert werden (Messdatenerfassung). Der Prozess kann in einer vorgegebenen Form durch Stellen beeinflusst werden. Je nachdem, wie die Informationen für die Stellglieder bereitgestellt und entsprechende Aufgaben im Prozess erfüllt werden, wird gesteuert oder geregelt. Die Abb. 2.1 zeigt die Grundfunktionen des automatisierten Prozesses. Die Systematisierung von Messsystemen erfolgt allgemein nach der Einbindung in ein Steuerungs- und Regelsystem (Inline, Online, Offline) nach dem Messverfahren und Messort. In Kap. 3 wird dann nur auf die für das Projekt interessanten Systeme eingegangen. 2.1 Steuerungs- und Regelsystem 2.1.1 Grundbegriffe der Automatisierung Für die Qualitätskontrolle im Druck mit nachgeschaltetem Regelkreis gelten folgende Grundlagen. Durch Messung werden Informationen aus dem Prozess entnommen. Im Idealfall werden diese Werte mit vom Menschen vorgegebenen Führungsgrößen verglichen, nach Vorgabe der Regelaufgabe verändert und in Form von Stellgrößen wieder an den Prozess zurückgegeben. Die Messgröße wird durch die Stellgröße so beeinflusst, dass die Abweichung von der Führungsgröße möglichst gering wird. Der Vorgang verläuft im Regelkreis. Im Druckprozess ist das Erreichen einer bestimmten optischen Dichte und entsprechender Farbschichtdicken relevant. Diese muss durch geeignete Messgrößen kontrolliert werden. Letztlich wird der Prozess durch die Nachregelung der Farbzufuhr (beim Offsetdruck in Kombination mit dem Feuchtmittel) beeinflusst. Im Farbwerk wird dies durch das Stellen des Öffnungsgrades der Farbzonenschrauben realisiert. Die Feuchtmittelregelung wird z. B. in [Nikk97, Cur97] diskutiert. Wird gesteuert, so werden die Informationen nur in eine Richtung zu den ausführenden Teilen geschickt (realisiert über Fernsteuerpulte an Druckmaschinen). Ein geschlossener Regelkreis ist realisiert, wenn ein vom Anwender vorgegebener Sollwert automatisch überwacht (gemessen) und aufgrund des Messergebnisses automatisch so genau und so schnell wie möglich (bzw. wie nötig) geregelt wird. In Anlehnung an [MacP88] sollen in Abb. 2.2 die Grundelemente eines Closed loop Systems dargestellt werden. Einflussfaktoren für die Umsetzung eines solchen Systems sind z. B. das Angleichverhalten des Farbwerkes, um eine entsprechend gewünschte Farbzufuhr zu gewährleisten (geeignete Steuerstrategien z. B. durch Übersteuern [Loh93, Wec00]). Wichtige Kriterien sind dabei die Geometrie des Farbwerkes, der zonal druckende Flächenanteil, die Leiten Regeln Steuern Stellen Schalten Energie, Material Abb. 2.1: Grundfunktionen im automatisierten Prozess [Schne01] Messen Melden Prozess Dokumentieren Produkt 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Art und Weise der Farbzufuhr, die Farbübertragungsprozesse an Spaltstellen, der Farbübertragungsprozess auf den Bedruckstoff, die Verteilung des zonalen Flächenanteils über die Farbzone. Außerdem spielt die Farbzonenvoreinstellung eine wichtige Rolle (Daten vom Plattenscanner, CIP 3/4 mit Bildinformationen für die Farbzonenvoreinstellung bzw. Kontrollelementen für Farbmessung und Farbregelung). Die Umsetzung der Regelung bzw. Steuerung liegt zumeist beim Maschinenhersteller. Die Grundlage der Gliederung der Messsysteme nach ihrer Einordnung in einen Steuer- bzw. Regelsystem bildet die Tab. 2.1. In den Kap. 2.1.2 – 2.1.4 werden die Begriffe Inline, Online, Offline weiter untersetzt. 2.1.2 Inline-Messung, Regelkreis (Closed loop) Voraussetzung für eine Regelung der Qualität der Farbwiedergabe im Druckprozess ist eine Inline-Messung. Für eine geschlossene Regelung werden permanent automatisch Inline-Messungen durchgeführt. Es werden die Prozessparameter automatisch innerhalb eines Toleranzbereiches konstant gehalten. Der Bediener der Maschine wird entlastet und kann sich um nicht regelbare Größen kümmern. Typisch für solche Lösungen sind z. B. Bahnkanten- und Registerregelungen. Eine für dieses Projekt interessierende Aufgabe ist die Inline-Messung von Farbwerten an laufenden Papierbahnen (oder bewegten Druckbogen) zwecks Konstanthaltung der Farbführung im geschlossenen Regelkreis. Typisch dafür ist eine dynamische Messung (kontaktlose Parametererfassung am bewegten Objekt). 2.1.3 Online-Messung, Steuerung (Open loop) Charakteristisch hierfür ist, dass der Regelkreis immer durch das Eingreifen des Bedieners unterbrochen ist. Die Messung erfolgt außerhalb der Maschine. Der Bediener handhabt das Messsystem, platziert das Messobjekt im Messsystem und löst die Messung aus. Die Ergebnisse werden interpretiert und an die Maschine weitergeleitet. Dies sind hauptsächlich stationäre Geräte, die an ein bestimmtes Produktions- und Funktionssystem einer Druckmaschine gebunden sind. Beispiele sind scannende Systeme, die vom Drucker bei Bedarf angewendet werden und unter Einbindung an das Steuersystem der Druckmaschine direkt die Farbzonenfernverstellung vornehmen. Output Zu kontrollierender Prozess Sensor Messung des Prozessoutputs, generiert Signal Steuereinheit Generiert Stellsignal für den Prozess, regelt Fehler gegen Null Fehlersignal Fehlerdetektor Vergleicht Signale von Soll und Ist Sollwert Abb. 2.2: Grundelemente eines Closed loop Systems 09 10 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt 2.1.4 Offline-Messung, messungsunterstützte manuelle Steuerung Auch hier ist charakteristisch, dass die Messung außerhalb der Maschine stattfindet. Der Bediener setzt aber selbst die Steuerbefehle um (Gerät bzw. Software gibt u. U. Stellempfehlungen). Wenn die Möglichkeit besteht, die PC-Qualitätssoftware des Messgerätes mit der Farbsteuerung der Druckmaschine zu verknüpfen, können solche Gräte zu OnlineAnwendungen umgewandelt werden. Im einfachsten Fall ist der Drucker das Messsystem selbst, indem er die Qualität subjektiv prüft (visueller Eindruck, Erfahrung) und entsprechende Einstellungen an der Maschine vornimmt. 2.2 Messverfahren Einflussfaktoren auf eine optimale Farbführung sind u. a. das Sujet, das Papier, die Farbe, das Feuchtmittel, die Farbreihenfolge, die Farbannahme, die Tonwertzunahme, der Kontrast, die Graubalance, der Farbort, der Lichtfang, die Farbschichtdicke, das Gummituch, die Pressung im Druckspalt, die Druckgeschwindigkeit und das Klima. Entscheidend für die Druckqualität sind die Schichtdicken (Volltondichten) und Rastertonwerte der Einzelfarben, das Verhältnis der Skalenfarben zueinander (Farbbalance) und das Farbannahmeverhalten. Für die Ermittlung dieser verschiedenen Kriterien der Druckqualität sollen kurz für die Systematik wichtige Messverfahren charakterisiert werden. 2.2.1 Densitometrische Messung Es wird die Remission, d. h. der remittierte Lichtanteil, der nicht absorbiert wurde, gemessen. Es wird die Menge der von der Probe remittierten Lichtstrahlung zu der vom unbedruckten Papier remittierten Lichtmenge in einem ganz bestimmten Teil des sicht- baren Spektrums (spektrale Remission der Standard-Druckfarben immer innerhalb genau definierter Toleranzwerte) ins Verhältnis gesetzt. Farbdensitometer ermitteln kleine Ausschnitte aus dem Spektrum, gemessen mit farbselektiven Messfiltern der Prozessfarben (Schwarz mit Messfilter, der der Hell- bzw. Grünempfindlichkeit des Auges entspricht). Es können Farbdichten (Volltondichte, Rastertondichte) und Tonwertzunahme, Druckkontrast, Farbannahme, Graubalance ermittelt werden. Die densitometrische Messung dient zur Kontrolle und Steuerung der Farbführung bzw. Farbhaltung und ermittelt Prozesskenngrößen, die wesentlich von der Farbschichtdicke abhängen und somit direkt in Steuerinformationen für Farbzonenschrauben umgesetzt werden können. Sie enthält aber keine Informationen zum Farbort und ist somit bei Sonderfarben problematisch. 2.2.2 Farbmessung Bei der spektralen Farbmessung wird die Remission über das gesamte sichtbare Spektrum ermittelt. Das zu messende Licht wird durch Beugung an Monochromatoren (Prisma, optische Gitter, Interferenzfilter in Verbindung mit verschiedenen Sensoren z. B. CCD-Zeilen) in Bestandteile zerlegt. Die Messung erfolgt in genau bestimmten Wellenlängenschritten und -abständen über das gesamte sichtbare Spektrum. Die Remissionswerte werden mit spektralen Augenempfindlichkeitskurven gewichtet und die Normfarbwerte XYZ ermittelt. Des weiteren gibt es Dreibereichsmessgeräte, die mit Filtern arbeiten, die den Normalspektralwertfunktionen entsprechen und somit die Normfarbwerte direkt ermitteln [Rös95]. Die Errechnung von Farbmaßzahlen z. B. L*a*b* (basierend auf Buntton, Sättigung, Helligkeit) wird ermöglicht. Steuer- und Regelsysteme Closed loop Open loop Regelkreis Halbautomatische Steuerung Messunterstützte manuelle Steuerung Prozessparameter Automatische Probenfindung und Messung Inline-Messung Manuelle Probenentnahme, Messgerätebedienung Online-Messung Offline Messung Messwert Automatischer, objektiver Soll-Ist-Vergleich Differenz-/Stellwert Stellwerttransfer Stellglied Korrektur des Prozessparameters Tabelle 2.1: Einteilung nach Steuer- und Regelsystemen [Kle99] Willkürlicher, subjektiver Soll-Ist-Vergleich Differenzwert, Stellempfehlung Stellwerteingabe 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme © 2002 Ifra, Darmstadt Die Messwerte entsprechen qualitativ und quantitativ der menschlichen Wahrnehmung der Farbe. Es können Farben nach ihrem Farbort genau reproduziert und Farbtoleranzen und somit Qualitätskenngrößen ermittelt werden. Ermittlung densitometrischer Werte Für die Prozessregelung erfolgt eine Umrechnung der Messwerte. Die spektralen Messwerte werden mit Tabellen verrechnet, die Messfiltern eines Densitometers entsprechen. Konventionelle Spektralphotometer und Densitometer sind z. T. gerade für dynamische Messungen in ihrem Leistungsumfang begrenzt. Sie sind hauptsächlich Punktmessgeräte, die mit definierten Kontrollfeldern arbeiten. 2.2.3 Messung mit Kamera Das digitale Bild der Kamera wird bildanalytisch ausgewertet, es erfolgt eine Umrechnung der RGB-Daten in Farb- und Dichtewerte [Kün98, Heu92]. Da die Kamera kein Farbmessgerät ist, muss eine Eichung erfolgen. In verschiedenen Arbeiten wurde die Eignung solcher Messungen zur Ermittlung von Farbqualitätskenngrößen nachgewiesen [Sey, Sey95, Sey96a, Sey96b, Sey98, Sim87, Mal94a, Mal94b, Mal99]. Der dynamische Bereich und die Auflösung der Kamera sind von den Fotosensoren abhängig. Zur Anwendung kommen hauptsächlich CCD-Sensoren (Charge Coupled Devices, ladungsgekoppelte Halbleiter) und CMOS-Sensoren (Complementary Metal Oxide Semiconductor)[Kün00a]. Ein CCD-Chip (mit Fotodioden) setzt die Helligkeit vom Motiv in Spannung um. Ein Analog/Digital-Wandler und Schaltung dienen zur weiteren Signalverarbeitung. Die Ermittlung farbiger Bildanteile erfolgt auf verschiedene Weise: 3-Chip-Kamera Ein drei geteilter Lichtstrahl wird durch drei unterschiedliche Filter (R,G,B) auf jeweils einen separaten CCD-Chip geleitet und dort gewandelt. Dies ist teurer, realisiert aber eine höhere Auflösung. 1-Chip-Kamera Der Lichtstrahl wird auf eine CCD geleitet, die RGBWerte werden über Mosaikfilter erfasst. Dies ist billiger, realisiert aber eine kleinere Auflösung. 2.2.4 Druckbildinspektion Außer Farbe bestimmen bildabhängige Feinstrukturen, speziell geforderte Detailwiedergaben im Bild bzw. Störungen im Bild durch Störungen im Druckvorgang die Qualität des Druckbildes [Kipp00]. Gerade bei besonders schnell laufenden Bahnen im Rollendruck werden hochwertige Kamerasysteme eingesetzt, die eine Fehlererkennung ermöglichen und durch Ifra Special Report 3.35 entsprechende Warnsignale den Bediener zu einer Korrektur veranlassen. Es erfolgt ein Vergleich zwischen Sollbild (z. B. OKBogen) und dem aktuellen Druckbild. Je nach Auslegung des Systems kann das kleine Ausschnitte bzw. das gesamte Druckbild betreffen. Je nach Funktionsumfang solcher Systeme können Fehler visuell bzw. durch entsprechende rechentechnische Auswertung Abweichungen zwischen Masterbild und aktuellem Druckbild erkannt werden. Bei entsprechendem Leistungsumfang der Systeme können in ausgewählten Messpunkten Messwerte z. B Lab-Werte (Eichung des Kamerasystems notwendig) ermittelt werden. 2.3 Messfelder Ein weiteres wichtiges Kriterium ist, mit welchen Kontrollmitteln bestimmte Messaufgaben realisiert werden können. Für den Vierfarbdruck betrifft das hauptsächlich Kontrollfelder (Volltonfelder, Rasterpunktfelder, Zweifarbenübereinanderdrucke), die zumeist innerhalb von Kontrollstreifen und somit zonal angeordnet sind. An dieser Stelle soll zusätzlich auf Messfelder eingegangen werden, die spezielle Messaufgaben ermöglichen bzw. durch ihre entsprechende Gestaltung in das Layout eingebunden werden können. Graubalancefelder Als Hauptursache für Farbabweichungen werden die Schwankungen der Rasterpunktverbreiterung angesehen. Unter der Maßgabe, wie das menschliche Auge Farbabweichungen im Bild unter dem Einfluss der Bildkontraste beurteilt, wurden Kontroll- und Auswertestrategien entwickelt [Bru98a, Bru98b]. Es existieren Farbwerksregelungen nach dem Prinzip der Graubalance. Farbbalancefelder sind empfindliche Signalfelder für Farbschwankungen im Druck, die zur Messung und Steuerung der Farbdichten herangezogen [Dol87b] und z. T. außerdem zur visuellen Kontrolle genutzt werden [Kar99]. Kontrollfelder im Zusammendruck als Indikatorfeld Neben Grautönen gelten auch Hauttöne als hochsensible Zusammendrucke. In [Bei98, Bei99] werden solche Felder vorgestellt. Mittels Messung von ∆ E können schon kleine Schwankungen bzw. ein Abdriften erkannt werden (visuell nicht mehr möglich). Nach Wahlmöglichkeiten verschiedener Qualitätsbereiche und einer Fehlerdefinition kann der Drucker durch eine Offline-Fehlersuche Gegenmaßnahmen ergreifen. Indikatorfelder bieten eine Vereinfachung und Kostenreduzierung, gerade für die Inline-Messung. Targets Spezielle Targets haben sich bewährt für Messaufgaben, bei denen der für Kontrollfelder verfügbare Platz minimiert ist. 11 12 2 Kriterien zur Systematisierung der Messsysteme Ifra Special Report 3.35 Für den Zeitungsdruck wurde beispielsweise das MiniTarget entwickelt [Kün98, Kün00b]. Auf einer Messfeldgröße von 7 x 10 mm sind Farbfelder (1,7 x 1,7 mm) mit folgenden Funktionen angeordnet: Volltonfelder, Rastertonfelder mit 50 % Flächendeckung, Volltonfelder der Mischfarben 1. Ordnung, Graubalance (Cyan 50 %, Magenta 40 %, Gelb 40 %). Angeordnete Linien und Balken lassen Rückschlüsse auf Passer und Schieben/Dublieren zu. Es ist die Möglichkeit der Messung von Farb- und Dichtewerten gleichzeitig (eine einzige Messung) gegeben. Es gibt außerdem kundenspezifische Messelemente, die diese zur Qualitätsermittlung nutzen. Als Beispiel aus dem Zeitungsbereich sei hier die Anzeigenkampagne des Mode- © 2002 Ifra, Darmstadt und Handelshauses C&A [Mae98] mit der Erstellung von Qualitätsprofilen von Tageszeitungen (Druckvorstufe, Druck) genannt. Bei Ausnutzung von Layoutelementen bieten sich als Messorte auch Überschriften, Querbalken und Rahmen an. Messung im Bild Eine elegante Methode wäre die Messung im Bild. Entsprechende Offline-Lösungen gibt es im Bogenbereich. Auch für den Rollendruck sind Ansätze realisiert. Bei entsprechendem Leistungsumfang von Bahnbeobachtungsystemen können in ausgewählten Messpunkten im Bild (vorherige Eichung des Kamersystems notwendig) z. B. Lab-Werte ermittelt werden [Bah96]. 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme 3.1 Inline-Messsysteme für den Rollendruck Der Aufgabenstellung entsprechend werden zuerst auf dem Markt existierende Systeme zur Inline-Messung mit Regelkreis vorgestellt. Als Alternative bieten sich außerdem Messsysteme an, die im Rollendruck eine Inline-Messung gewährleisten können, bei denen der Regelkreislauf aber nicht geschlossen ist. 3.1.1 Inline-Messung mit Regelkreis (Closed loop) Zuerst sollen für alle System gemeinsame Aspekte betrachtet werden. Die vorgestellten Systeme erlauben eine videokamerabasierende densitometrische Messung oder eine Messung aus einer Kombination aus Video/Spektralfotometrischem System. Automatisch wird ein Mikrofarbkontrollstreifen gesucht, lokalisiert und abgefahren. Das Abtasten des Farbkontrollstreifens erfolgt schrittweise quer zur laufenden Bahn. Es wird beidseitig mit je einem Messkopf auf Vorder- und Rückseite der Bahn gemessen. Die Messfelder besitzen einen Identifizierungscode, so dass die Messung der Farbzone zugeordnet werden kann bzw. Druckfehler (Butzen, Kratzer) erfasst und für die Berechnung verworfen werden können. Die Daten werden an den Steuerstand an der Maschine übertragen. Das Regeln der Farbe erfolgt nach Farbdichte. Es wird jede Farbe zum gewünschten Farbdichtewert geregelt und dieser in jeder Farbe und in jeder Zone über die gesamte Auflage konstant gehalten. Die Farbzonenschraubenänderung und damit der Angleich der Farbführung an die Zieldichte wird automatisch so schnell durchgeführt, wie die Rotationsmaschine es erlaubt. Neben der Automatisierung bieten diese Systeme eine Statistical Process Control (SPC). Es können Prozessdaten protokolliert, andere Daten z. B. Tonwertzunahme, Graubalance, Druckkontrast, Farbannahme zusätzlich ausgewertet und Daten für den nächsten Auftrag gespeichert werden. Neben der automatischen Nachregelung der Dichte kann auch in einem Optionsmodul gearbeitet werden, indem z. B. die Dichte nur angezeigt wird und der Drucker entsprechend selbst reagieren kann. Während der gesamten Produktion werden per Monitor Prozesstrends angezeigt. Die Systeme können mittels intelligenter Regelschnittstelle in Neumaschinen integriert bzw. in vorhandenen Maschinen nachgerüstet werden. Im Folgenden werden die Systeme mit ihren Besonderheiten und entsprechenden Anwendungen aufgelistet. In Tab. 3.1 sind Parameter und Referenzen zusammengefasst. Messsystem: Firma: Systematik: ColorQuick Graphics Microsystems, Inc. (GMI) Inline-Messung mit Regelkreis, Spektrale Farbmessung, Druckkontrollstreifen Das Messsystem besteht aus einer Kombination aus Video und Spektralfotometer. Die Videokamera dient zum Auffinden des Messstreifens, ein zweistrahliges Spektralfotometer (Abtastung in 20 nm Schritten) zur Messung. Installationen: 38 Installationen für Rollenoffset in Europa z. B. wfw Sattler Hornburg, D Lithoman III (vgl. Fallstudie in Kapitel 4.1.1) Bild 1: ColorQuick, Graphics Microsystems, Inc. Messsystem: Firma: Systematik: CCS + (Instrument Flight-Technology) QTI + (System Brunner) Inline-Messung mit Regelkreis, Videodensitometrische Messung, Druckkontrollstreifen Die Messung erfolgt mittels Videodensitometer. Mit Einbindung von System Brunner Instrument Flight können 30 individuelle Farbsteuerparameter zur Kontrolle der Volltondichten und Farbbalancen genutzt werden. Installationen: 14 weltweit z.B. Mohndruck GmbH, Gütersloh, D CCS an KBA Compacta (vgl. Fallstudie in Kapitel 4.1.2) Eine Installation in den USA auf einer KBA Commander (Coldset) bei Stevens Graphics in Birmingham, Alabama. Dort werden hauptsächlich Telefonbücher gedruckt. Messsystem: Firma: Systematik: MicroTrak CLC Web Printing Controls Inline-Messung mit Regelkreis, Microdensitometrische Messung, Druckkontrollstreifen Das System misst mittels Mikrodensitometer. Der Messkopf 13 14 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt Bild 3: MicroTrak CLC , Web Printing Controls Bild 2: CCS + (Instrument Flight-Technology), QTI + (System Brunner) ist luftgespült, was der Verschmutzung entgegenwirkt. Installationen: keine Angaben verfügbar Messsystem: Firma: Systematik: Dynascan II Peretta (Graphic Web Systems BV, Europavertretung) Inline-Messung mit Regelkreis, Videodensitometrische Messung, Druckkontrollstreifen Messsystem ColorQuick Firma Die Messung basiert auf einem Videodensitometer. Installationen: keine Angaben verfügbar In [Das88] stellt die Firma ALTIM ein densitometrisches Mess- und Regelungssytem vor. Wesentliche Vorteile oben genannter Messsysteme sind: > verkürzte Einrichtezeiten und weniger Makulatur, > die Farbanpassung erfolgt automatisch, sonst kontrolliert Bedienpersonal visuell Probeexemplare, > Farbe ist über die gesamte Auflage konstant, > Farbe ist von Tagesproduktion zu Tagesproduktion konstant. CCS + (Instrument FlightTechnology) MicroTrak CLC Dynascan II Graphics Microsystems, QTI + Inc. (GMI) System Brunner Web Printing Controls Peretta Steuerungs- und Regelsystem Inline-Messung mit Regelkreis Inline-Messung mit Regelkreis Inline Messung mit Regelkreis Inline Messung mit Regelkreis Messverfahren Spektrale Farbmessung Videodensitometrische Microdensitometrische Videodensitometrische Messung Messung Messung Messort Druckkontrollstreifen Höhe 2 mm Messfeldbreite 4 mm (vom System vorgegeben) Druckkontrollstreifen Höhe 1,6 mm Druckkontrollstreifen Höhe 2,3 mm Druckkontrollstreifen Höhe kleiner 2 mm Geschwindigkeit 15 m/s 15 m/s 15 m/s 15 m/s Anwendungen Akzidenz Akzidenz Akzidenz Referenzen DRUPA 2000, [Hau00, Schn01, Aus00, Grap00, Clo98, Clo00, Clo00b, Pop00, Loy98, Far99] DRUPA 2000, [Hau00, DRUPA 2000, Aus00, Qual00, Wec00, [Hau00] The00a, The00b Cag00, Col00a, Clo00, Clo00b, Sey96c] Akzidenz DRUPA 2000, [Hau00], [Off00], [Aus00] Tabelle 3.1: Beispiele für Messsysteme mit Inline-Messung und Regelkreis, Bilder zu den Messsystemen befinden sich in Anlage 1. 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 3.1.2 Inline-Messung und Bahnüberwachungssysteme ohne Regelkreis Die folgenden Systeme sind für eine Inline-Messung konzipiert. Es erfolgt aber keine automatische Regelung. Der Drucker bekommt Qualitätsmängel angezeigt und muss reagieren. Eine Zusammenstellung zeigt die Tabelle 3.2. Messsystem: Firma: Systematik: ICD 40 Innomess GmbH Inline-Messung ohne Regelkreis, Videodensitometrische Messung, Messpunkte Das System auf Basis einer 3-Chip-CCD-Kamera ist auf einer Traverse angeordnet. Es werden schrittweise über die gesamte Bahnbreite Messpunkte von 0,5 mm Durchmesser gescannt und Werte für jede Farbzone ermittelt (Scannzeit 3s/Zone, bei Bahngeschwindigkeit größer 6,6 m/s). Der Prozess soll mit diesem System konstant gehalten werden. Tests im Zeitungsdruck wurden schon vor 2 Jahren mit der Firma Wifag durchgeführt. Es können die gleichen Punkte wie für die Registermessung genutzt werden. Bild 4: Dynascan II, Peretta Die Anwendungen liegen im Akzidenzbereich. Es bestehen z. T. Entwicklungsstrategien, auch die Messung im Bild zu ermöglichen. Eine weitere Untersetzung erfolgt durch die Fallstudien in Kapitel 4. Messsystem: Firma: Systematik: Vip Flashdens Viptronic Inline-Messung ohne Regelkreis, Densitometrische Messung, Druckkontrollstreifen Mit einer variablen Anzahl von Messköpfen werden mittels Firma Messsystem Referenz Innomess GmbH ICD 40 DRUPA 2000, [Aus00] Viptronic (GretagMacbeth-Gruppe) Vip Flashdens DRUPA 2000, [Gra01] X-Rite DTP24 DRUPA 2000 GVT (Graphische Verfahrenstechnik) IMS-VCI DRUPA 2000 Tabelle 3.2: Beispiele für Inline-Messsysteme ohne Regelkreis Firma Messsystem Referenz Data Engineering Ltd. Webspector + Pagevision DRUPA 2000, [Aus00] BST Servo Technik mit Innomess GmbH VideoCheck VC Serie, Euroscope, BST Pro Mark Serie 2000 DRUPA 2000, [Aus00], [Qual00], [Wer00] Eltromat Web Video Serie, Print Check Serie, Offcon DRUPA 2000, [Dru99], [Dru00] Press Tech Printeye, Inquesta DRUPA 2000, [Clo00] AVT (Advanced Vision Technology) Print Vision 9000 NT DRUPA 2000, [Loy00, Clo00, Col00b] Grafikontrol Grafikscan 2000 DRUPA 2000 Theta System Elektronik GmbH PCS [Bah96], [Pert97] Tabelle 3.3: Beispiele für Bildinspektionssysteme (Inline-Messung, ohne Regelkreis, Druckbildinspektion) 15 16 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme Ifra Special Report 3.35 Dichtemessung auf einem Druckkontrollstreifen Dichtewerte jeder Prozessfarbe ermittelt. Das System ist so ausgelegt, dass der Drucker bei Abweichungen reagiert. Laut Herstelleraussage ist das System für Rollenoffsetmaschinen verschiedener Hersteller konzipiert. Messsystem: Firma: Systematik: DTP24 X-Rite Inline-Messung ohne Regelkreis, Densitometrische Messung, Kontrollfelder Das Densitometer wurde zum Einbau in Druckmaschinen konzipiert. Derzeit wird es z. B. in einigen Digitaldruckmaschinen eingesetzt. Eine Farbsteuerung ist mit diesem Gerät möglich, muss jedoch von dem jeweiligen Druckmaschinenhersteller umgesetzt werden. Das Gerät stellt die Daten zur Verfügung. Zur Messung werden Kontrollfelder benötigt. Messsystem: Firma: Systematik: IMS-VCI GVT Inline-Messung ohne Regelkreis, Spektrale Farbmessung, Messfelder Das System besteht aus einer B/W-CCD-Kamera mit einem Spektralvorsatz. Die Farbmessung erfolgt zeilenförmig (keine Filtermessung). Je eine Kamera wird für Vorder- und Rückseite der Bahn benötigt. Die Kamera befindet sich stationär an einer Traverse über der laufenden Bahn. Üblicherweise erfolgt die Messung in Messfeldern, die Messung im Bild ist möglich. Ein geschlossener Regelkreis ist für den Tief- und Flexodruck realisiert und im Offsetbereich in der Entwicklung. Eine weitere Möglichkeit der Inline-Druckqualitätsüberwachung bieten automatische Bahninspektions- bzw. Fehlererkennungssysteme. Diese werden z. Zt. hauptsächlich im Verpackungs- und Etikettendruck (Flexodruck, Tiefdruck) einsetzt. Dass die Möglichkeit der Anwendung auch im Zeitungsdruck besteht, zeigt das Fallbeispiel in Kapitel 4.2. Die vorgestellten Messsysteme lassen sich wie folgt charakterisieren: 3.1.3 In-Line Bildinspektionssysteme ohne Regelkreis Mittels Videokameras (3-Chip-Farbkameras) werden Bilder bzw. die Bahn überwacht. Bei Abweichung festgelegter Toleranzen (Vergleich mit Masterbild, Farbabweichungen erkannt) wird ein sichtbarer Alarm ausgelöst. Der Drucker entscheidet über Abhilfe und kann z. B. die entsprechende Stelle kennzeichnen (beim Umrollen schneller zu finden). Mit einer Anbindung an das Steuerpult der Druckmaschine sind gezielt manuelle Veränderungen möglich. Je nach Funktionsumfang der Bahnbeobachtungssysteme können von ausgewählten Messpunkten auch (vorherige Eichung der Kamera notwendig) z. B. Lab-Werte ermittelt werden [Bah96]. © 2002 Ifra, Darmstadt Durch eine ständige Kontrolle der Produktion wird eine Steuerung der Qualität möglich und somit eine Produktionsstabilität erreicht. Eine Gleichmäßigkeit der Auflage wird gewährleistet. Da farbgleiche Anzeigen und Produktwiedergaben immer wichtiger werden, ist eine solche Hilfe für den Drucker sehr interessant. Ein frühzeitiges, zielsicheres Eingreifen der Maschinenbesatzung wird ermöglicht, aufkommende Fehler werden frühzeitig abgestellt und hoher Makulaturanfall wird vermieden. Anwendungen wären im Rollenoffsetdruck z. B. für die Bahnbeobachtung bei farbigen Tageszeitungen mit Regionalausgaben bei gleichbleibender Anzeigenwerbung sinnvoll und denkbar. Optionell können auftragsrelevante Parameter archiviert werden (Job Archieve) bzw. der Prozess statistisch ausgewertet werden (Statistical Process Control). An dieser Stelle sollen beispielhaft Systeme vorgestellt werden, um die Vielfalt der Anwendungen und Argumente für den Einsatz zu zeigen. In Tab. 3.3 ist eine Übersicht mit entsprechenden Referenzen zusammengestellt. PrintVision 9000 NT In der Praxis konnte mit diesem System eine Kosteneinsparung bei Makulatur erzielt werden. Rüstzeitverkürzungen von 8-10 % und eine Erhöhung der Druckgeschwindigkeit mit sicherer Produktion konnte realisiert werden. Personalaufwand reduzierte sich. Die Amortisation lag bei 8-12 Monaten (abhängig von Auftragsstruktur, Materialeinsatz, Maschinenbelegung, höhere Maschinenverfügbarkeit). Als Vorteil wurde die Kontrolle der Vorder- und Rückseite betrachtet. Offcon Dieses System bietet eine Kombination aus Register, Druckbildüberwachung und Farbsteuerung. Steigende Ansprüche an Druckqualität, Ausstattung und Kostensenkung erfordern eine Optimierung des Workflows. Der Einsatz qualitätssteigender und rüstzeitverkürzender Steuermechanismen wird notwendig. Argumente in einem Anwendungsfall waren eine deutliche Makulaturreduzierung, bis zu 90 % Rüstzeit- und Kosteneinsparung für Register und Farbgebung (niedrigerer Farbverbrauch). Das System bewährte sich bei häufigen Auftragswechseln und Mehrfarbenproduktionen. Durch Nachrüstung konnte eine alte Rotation besser ausgestattet und das Geld für eine neue vorerst gespart werden. PCS (Printing-Control-System) Dieses Bahnüberwachungssystem wird bereits im Zeitungsdruckbereich eingesetzt. Installationen: z. B. Vorarlberger Medienhaus, A, MAN Geoman (vgl. Anwenderbericht in Kapitel 4.2) Andere Anwendungen für eine Inline-Qualitätsüberwachung sollen kurz aufgeführt werden: 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme © 2002 Ifra, Darmstadt > AccColour-System von Sun Chemical /Hartmann Druckfarben, berührungslose Bahnüberwachung mittels Videokamera (erkennt Farbdifferenzen auf unterschiedlichen Bedruckstoffen, dokumentiert diese), Verpackungsdruck [Verp00] > Colour Valid, kamerabasierende Farbmessung [Fea98, Neu98, Row 99] > Neltec Colour Q2000, Inline-Farbmessung [Inl95] > InteliCheck von Integral Vision’s European [Perf00] > GretagMacbeth Spektralfotometer SPM 700, an laufender Bahn oder Bogenauslage [Kle99] > GretagMacbeth/Viptronic SpeedyEye, Miniatur-Spektralfotometer zum Einbau in Digitaldruckern [DRUPA 2000, Farb00] Außerdem wurden die Eignung einer Qualitätskontrolle im Rollenoffsetdruck mittels 3-Chip-CCD-Kamera und nachfolgenden Bildanalyse in [Söd94] nachgewiesen und ein Bahnbeobachtungssystem „ARGUS-Prototyp-System“ in [Söd95] vorgestellt. 3.2 Weitere Messsysteme Ergänzend sollen Systeme genannt werden, die, wenn eine Anbindung zur Maschine besteht, online arbeiten. Die Messung erfolgt meistens auf der Basis von Druckkontrollstreifen und wird außerhalb der Maschine vom Drucker ausgeführt. Es gibt auch Systeme, die variabel über einen x-y Scanntisch arbeiten und somit Messpunkte im Bild anfahren können. Das System ImageControl (Heidelberg) erlaubt das Abtasten des gesamten Bildes. Diese Systeme werden hauptsächlich im Bogendruck eingesetzt. Ein Vorteil dabei ist, dass durch die Steuerstandtechnik mit einem Messpult mehrere Druckmaschinen bedient werden können. Beispielhaft seien folgende Systeme aufgezählt: > ATD (Scanndensitometer), ATS (Scannspectrofotometer) von X-Rite [DRUPA 2000, Aus00] (vgl. Anwendung in Kapitel 3.3) > PDS-S Scanning Spectrodensitometer von Komori [DRUPA 2000, Clo00] > Scanndensitometer, von Grapho Metronic an MAN Roland CCI [Wec00, Nüe98] > SDT (Scanndensitometer) von Tobias [DRUPA 2000, Aus00, Qua00] (vgl. Anwendung in Kapitel 3.3) > Spectromat von GreatgMacbeth [DRUPA 2000, Aus00] > System CPC und ImageControl von Heidelberg [DRUPA 2000, Die93, Lohm99, Was95, Col00b] > CPC 23 Inline-Bildmessung, Bogendruck [Wes95, Obj97] > Densitronic, Spectronic von KBA [Clo98, Fuc00, Fuc98, KBA98] Aus diesen Anwendungen werden im Kap. 3.3.1 Lösungen für den Zeitungsdruck vorgestellt. Abschließend sei erwähnt, dass es außer im Druckbereich andere Anwendungsgebiete für Inline-Messung und Farberkennungssysteme gibt. Dabei geht es hauptsächlich um eine Gut/Schlecht Kontrolle mit fixen Toleranzwerten z. B. in der Pharmazie oder im Textilbereich [Hübn99, Ifra Special Report 3.35 Bec93]. Für die Ermittlung von druckprozessrelevanten Größen sind sie nicht ausgelegt. 3.3 Speziell für den Zeitungsoffsetdruck konzipierte Anwendungen In diesem Kapitel sollen zusätzlich speziell für den Zeitungsdruck konzipierte Anwendungen vorgestellt werden, die eine Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung gewährleisten und als scannende Systeme bzw. Handmessgeräte ausgelegt sind. 3.3.1 Scannende Systeme Messsystem: Firma: Systematik: Scanning Densitometer Tobias Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, Densitometrische Messung, Druckkontrollstreifen (Graubalance) Ein Graubalancestreifen von 1,6 mm Höhe wird ausgewertet. Durch ein solches qualitätsbegleitendes Messsystem kann z. B. eine Gleichmäßigkeit des Farbdruckes in 3 Druckorten auf 15 Rotationen bei einer Gesamtauflage von etwa einer Million gewährleistet werden [Werf99]. Installationen: keine Angaben verfügbar Messsystem: Firma: Systematik: ATD News X-Rite Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, Spektrale Farbmessung, Druckkontrollstreifen (Graubalance) Es wird ein 2 mm (Mindesthöhe 1,6 mm) hoher Graubalancestreifen (C,M,Y-Anteil variabel) seitenbreit mitgedruckt. Außerhalb der Maschine wird der Balken gescannt. Es wird spektral gemessen, die Dichtewerte werden errechnet. Diese werden am Monitor je Farbzone angezeigt. Im Vorfeld werden Sollwerte und Toleranzen festgelegt. Es wird als Vorteil angesehen, dass nur die Messwerte angezeigt werden, die der Drucker braucht. Eine Auswertesoftware Bild 5: ATD News 17 18 3 Übersicht der auf dem Markt befindlichen Messsysteme Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt visualisiert die erreichte Qualität mit entsprechenden Hinweisen, sobald der Sollwert bzw. die Graubalance nicht mehr eingehalten wird. Der Drucker erhält dadurch Korrekturhinweise direkt an der Maschine. Die Messgeometrie (45°/0°) entspricht den ISO-Normen. Die Software ist netzwerkfähig, so dass Berichte nicht direkt an der Maschine erstellt werden müssen. Eine Online-Anbindung des Messsystems wird als möglich angesehen. Installationen: seit Markteinführung Ende 2000 ca. 30 Systeme vgl. Anwenderbericht in Kapitel 4.2 3.3.2 Handmessgeräte Messsytem: Firma: Systematik: Bild 6: MiniTarget (Ugra/Fogra) MiniTarget (Ugra/Fogra), MTC 920 Techkon GmbH Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, kamerabasierende Messung, spezielles Messfeld Die Basis bildet ein MiniTarget (Ugra/Fogra Kontrollelement) Messfeld 10 x 7 mm. Das Messfeld steht allen Nutzern und Messgeräteherstellern zur Verfügung. Die technische Realisierung eines Messgerätes bietet derzeit nur die Firma Techkon. Mit einer Kamera (CMOS-Matrixsensor) wird mit einer Messung das gesamte Messfeld erfasst. Die Kamera ist kein Farbmessgerät (RGB-Filter der Kamera sind nicht identisch mit farbmetrischer bzw. densitometrischer Filterfunktion). Es muss deshalb mittels Spektralfotometer und Kalibrationsmessstreifen mit 25 Feldern kalibriert werden. Es können farbmetrische und Dichtewerte abgeleitet werden. Das System besteht aus der MiniTarget Camera MTC 920 und der Auswertesoftware MTC Pro. Zur Basiskalibration dient ein Spektralfotometer SP 810. Die Messungen erfolgen nach DIN ISO 12647-3. Der Drucker bekommt eine Qualitätseinschätzung per „Smily“ und muss reagieren. [Aus00, Kün98, Qua99] Installationen: verschiedene Zeitungen in der Schweiz und in Deutschland vgl. Anwenderbericht in Kapitel 4.2 vgl. Druckversuche in Kapitel 5 Eine Vielzahl von üblichen Handmessgeräten von verschiedenen Herstellern ist auf dem Markt. Speziell für das Erfassen kleiner Messelemente bieten einige Hersteller Geräte mit kleinen Messblendenöffnungen. Dies ist besonders für den Zeitungsdruck interessant (Einpassung von Kontrollelementen in das Layout). Tab. 3.4 zeigt einige Geräte zu dieser Systematik. Systematik: Offline-Messung mit messungsunterstützender manueller Steuerung, Densitometrische Farbmessung, Druckkontrollstreifen bzw. Unterstreichungen, Überschriften zusammengefasst. Firma Messsystem Anmerkungen und Referenzen Viptronic Vipdens 444 Kontrollstreifen (1,5 mm im Falz oder bei Verpackungen an verdeckter Kante) Messöffnungen 1 mm, Art der Messung automatisch erkannt (Nullen, Vollton), automatische Filterwahl Schnittstelle für Software für statistische Datenerfassung, Trendkontrolle [Den01] Viptronic Vipnews 917 P Messblendenöffnung standardmäßig 2,5 mm [DRUPA 2000] Beta Industries Betacolor 917 Messblendenöffnung 2,5 mm, optional 1,7 mm. Möglichkeit der Datensammlung und statistischen Qualitätskontrolle [DRUPA 2000] X-Rite Serie 500 Eine Micro-Spot-Technologie ermöglicht das Erfassen von Streifen von 1,6 mm Höhe. Daher können auch Überschriften und Unterstreichungen als Druckkontrollelemente genutzt werden. Das Modell 520 ist mit einer farbmetrischen Basisfunktion ausgestattet. [Aus00] Techkon R 410 (e) Optional mit kleiner Messblendenöffnung lieferbar (1,5 x 3 mm) Tabelle 3.4: Beispiele von Handmessgeräte mit kleiner Messblendenöffnung für den Zeitungsdruck 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen Für die Fallstudien wurden vorrangig Druckereien mit installierten Inline-Systemen mit Regelkreis (Closed loop) ausgewählt. Da im Zeitungsdruck noch nicht existent, stammen diese Beispiele aus dem Akzidenzbereich. Die in die Fallstudien einbezogenen Druckereien wurden vor Ort besichtigt und Informationen mittels Fragebogen erfasst. Dies bezog sich auf Aspekte der allgemeinen Betriebsbedingungen, den Anschaffungsgrund, das jeweilige Messsystem, die Einbindung des Messsystems in bestehende Maschinenkonfigurationen, die Regelung der Maschine, entstehende Folgekosten und Aspekte für den Einsatz in der Zeitung. werden. Der Farbverbrauch sinkt, besonders bei Gelb kommt es durch eine effektive Farbführung zu einer Einsparung. Die Druckqualität (andere Aufträge möglich) wird verbessert, Anschlussseiten im SW-Druck mit ∆ D = 0,02 können problemlos gedruckt werden. Die Anschaffungskosten für ein solches System gegebener Konfiguration liegen bei 250 000,- EUR. 4.1.1.2 System im praktischen Einsatz Das System ist seit Mitte Mai 2000 an einer MAN Lithoman 3 (32 Seiten, 32 Farbzonen, 1260 mm Bahnbreite, 904 mm Abschnittlänge, Druckfarbenreihenfolge K, C, M Y) installiert. Es werden Aufträge im Akzidenzbereich bearbeitet. Die Plattenherstellung erfolgt über Film. Argumente seitens der Druckerei als Anschaffungsgrund für ein solches System waren: Die Makulatur konnte reduziert werden. Die Reklamationen konnten gesenkt werden. Messsystem mit seinen Qualitätsprotokollen gilt als Qualitätsbeweis gegenüber dem Kunden und als Referenz bei Reklamationen. Es kann zunehmend auf Proof und Abstimmungsbesuch verzichtet Es wird ein 2 mm hoher Messkontrollstreifen mitgedruckt, der Messfelder der Größe 2 x 4 mm enthält. Ein zweistrahliges Spektralfotometer misst inline fortlaufend. Für den geschlossenen Regelkreislauf werden die Farbdichteinformationen genutzt. Der Messkopf ist nach Trockner, Kühlung, Silikonwerk und Bahnkantenregelung angeordnet. Das System besteht für eine Bahn aus einem Messkopf für die Vorder- und einem Messkopf für die Rückseite. Der Einsatz erfolgt bei jedem Auftrag. In jeder Farbzone sollten sich Messfelder für die Volltondichten befinden. Die Messfeldbreite wird durch das System vorgegeben, die Höhe ist variabel (min. 2 mm). Die spektrale Messung (Abtastung in 20-nm-Schritten) ermöglicht auch die Überwachung von Sonderfarben, die Farbverschmutzung z. B bei Gelb wird erkannt. Der Messstreifen wird auf einen Überfalz gedruckt, der nach dem Falzapparat mittels Rotoschneider entfernt wird. Die Messung erfolgt fortlaufend (bei 15 m/s Bahngeschwindigkeit), während des Messens werden Daten verarbeitet. Es wird automatisch auf Sollwerte (Erfahrungswerte) geregelt. Der Drucker wird von der Farbbedienung entlastet und wird z. B. für Arbeiten im Bereich Falz frei. Maschinenprotokolle dienen als Referenz für Produktion und gegenüber dem Kunden und werden für Folgeproduktionen archiviert. Bild 7: Traverse mit Messkopf Bild 8: Messkopf Vorderseite 4.1 Inline-Messung mit Regelkreis (Closed loop) 4.1.1 ColorQuick Versuchsort: Datum: Messsystem: Systematik: wfw Graphische Betriebe Udo Sattler, Hornburg 13. Dezember 2000 ColorQuick der Firma GMI Inline-Messung mit Regelkreis, Spektrale Farbmessung, Druckkontrollstreifen 4.1.1.1 Systemüberblick 19 20 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen Ifra Special Report 3.35 4.1.2 Color Control System (CCS) Versuchsort: Datum: Messsystem: Systematik: MOHN Media, Mohndruck GmbH, Gütersloh 12. Januar 2001 CCS (ohne System Brunner) der Firma QTI Inline-Messung mit Regelkreis, Videodensitometrische Messung, Druckkontrollstreifen 4.1.2.1 Systemüberblick Das System ist seit Mitte Mai 2000 an einer KBA Compacta C 318 (45 Farbzonen, Druckfarbenreihenfolge K, C, M, Y) installiert. Es werden Aufträge im Akzidenzbereich und vorwiegend hochwertige Druckprodukte bearbeitet. Die Platten werden optional über CTP oder konventionell hergestellt. Argumente seitens der Druckerei als Anschaffungsgrund für ein solches System waren folgende: Die Makulatur konnte reduziert werden (auftragsabhängig). Die Solldichten werden schneller erreicht (bei Auftragsbeginn und nach jedem Waschzyklus!). Es kann die Gleichmäßigkeit der Auflage für den Kunden dokumentiert werden. Bei nicht gleichmäßiger Farbführung ermöglicht das System die Ursachenfindung (z. B. Maschine, Bediener). Die Anschaffungskosten für ein solches System gegebener Konfiguration liegen bei 250 000,- EUR. Mit der Einbindung der Instrument Flight-Technology von System Brunner erhöhen sich die Anschaffungskosten entsprechend. 4.1.2.2 System im praktischen Einsatz Es wird ein Messkontrollstreifen (min. 1,6 mm Höhe) mit Messfeldern mitgedruckt. Die Messung erfolgt fortlaufend mittels Video-Densitometertechnologie. Für den geschlossenen Regelkreislauf werden die Farbdichteinformationen genutzt. Bild 9: Messsystem CCS © 2002 Ifra, Darmstadt Mit der Instrument Flight-Technology von System Brunner könnte zusätzlich die Steuerung nach Graubalance erfolgen. Beides zusammen liefert dann 30 individuelle Farbsteuerungsparameter (z. B. bei ET Heron, GB). Der Messkopf ist nach Trockner, Kühlung, Silikonwerk und Bahnkantenregelung angeordnet. Das System besteht für eine Bahn aus einem Messkopf für die Vorder- und einem Messkopf für die Rückseite. Der Einsatz erfolgt nicht bei jedem Auftrag. Der Messkontrollstreifen ist modifiziert. Messfelder mit Vollton, 25, 50 und 75 % Tonwerte, Kontrast, Farbannahme sind variabel pro Zone anordnenbar. In Mitte der Zone soll sich das wichtigste Feld – Vollton – befinden. Im vorliegenden Fall wird ein konventioneller Druckkontrollstreifen für betriebsinterne Kontrollen mitgedruckt. Die Messung erfolgt fortlaufend, der Scannlauf des Gerätes hat unabhängig von der Druckgeschwindigkeit immer die gleiche Geschwindigkeit. Es kann automatisch auf Sollwerte (Standard bzw. Kunde) geregelt werden. Optional übernimmt diese Aufgabe der Drucker. Es werden gleichzeitig die Werte für Vorder- und Rückseite am Monitor angezeigt. Maschinenprotokolle dienen als Referenz für Produktion und gegenüber dem Kunden und können für Folgeproduktionen archiviert werden. Bild 11 zeigt die zonenweise Einregelung der Volltondichte Gelb. Im Vergleich dazu stellt das Bild 12 die zonenweise Einregelung der Volltondichte Schwarz mit Eingreifen des Druckers dar. Der Istwert wird laufend gemessen und auf Grund der Abweichung werden die Zonenschrauben eingestellt. Bild 10: Messkopf Rückseite 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Bild 11: Zonenweise Einregelung der Volltondichte Gelb Bild 12: Zonenweise Einregelung der Volltondichte Schwarz mit Eingreifen des Druckers 4.1.3 Zusammenfassung 4.2 Anwenderberichte über Open-Loop Systeme bei Zeitungsbetrieben Zum Einsatz der betrachteten Systeme im Zeitungsdruck sollen einige Aspekte zusammengefasst werden. Für beide Messsysteme wird je ein Messkopf für Vorder- und Rückseite der Bahn benötigt. Bei mehreren Bahnen im Zeitungsdruck würde sich somit der Preis erhöhen (bei mehreren Messköpfen ist aber auch eine Mehrfachnutzung von Systemteilen möglich). Eine Preisbestimmung liegt momentan nur für den Akzidenzbereich vor, für den Zeitungsdruck ist dies noch offen. Bei vielen Strängen sollten möglicherweise nur z. B. Inserate berücksichtigt werden (z. B. 8-er Turm S/W pro Strang). Dabei muss der Platzbedarf für das Messsystem und der Messort in der Maschine beachtet werden. Es müssten jeweils Druckkontrollstreifen ins Layout eingepasst werden (z. B. am unteren Rand im Bereich der Punkturen). Die bisher maximal realisierten Bahngeschwindigkeiten liegen bei 16 – 17 m /s, die realisierten Bahnbreiten bei 1,90 m. Die Regelung nach Volltondichten wird bis jetzt als ausreichend und funktionierend angesehen. Die Regelung nach Rasterdichten wäre ein Frage der Weiterentwicklung und Kosten. System QTI in Verbindung mit System Brunner bietet eine Regelstrategie nach einem Kompromiss zwischen Volltondichten, Rasterdichten und Tertiärtönen. Digitale Werte (CIP4 oder RIP-Daten) wären als Referenzwert und Voreinstellung möglich. Die Farbprofile (pro Farbe/Papier/Maschinen-Kombination) müssen bis in die Druckvorstufe berücksichtigt werden. Die Zukunft wäre das immer farbrichtige Drucken digitaler Anzeigen in verschiedenen Druckorten. Die Graubalance wird in Messfeldern bereits erfasst. Für einen Graubalancestreifen müssten Systeme angepasst werden. Weitere Anmerkungen befinden sich in Kapitel 6. An dieser Stelle sollen Systeme vorgestellt werden, die bei Mitgliedern der Arbeitsgruppe im Einsatz sind bzw. innerhalb des Projektes getestet wurden. Anwender: Messsystem: Systematik: Vorarlberger Medienhaus PCS der Firma Theta System Elektronik GmbH Inline-Messung ohne Regelkreis, Bildinspekton, Messung im Bild Das Produktprogramm des Vorarlberger Medienhauses besteht aus 2 Tageszeitungen, Wochenzeitungen und Sonderprodukten, der Akzidenzanteil ist sehr hoch. In einer Druckmaschine MAN Geoman (z. Zt. 4 Achtertürme) ist im Turm 4 nach der letzten Farbe (Farbreihenfolge C, M, Y, K) das Messsystem installiert. Es dient auf der Basis einer 3-Chip-CCD-Videokamera zur Kontrolle der Farbqualität im Bild. Es wird auf Vorder- und Rückseite der Bahn gemessen. Das System ist auf einer Traverse beweglich angeordnet. Der Drucker wählt Bilder aus, die während des gesamten Druckes abgescannt werden. Der Vergleich erfolgt zum OK-Bogen, der den Sollwert darstellt. Das System funktioniert z. Zt. als Beobachtungsgerät (nicht Closed loop, Drucker reagiert), es werden Protokolle mitgeschrieben. Das System wird z. Zt. bei ausgewählten Druckprodukten eingesetzt, um eine entsprechende Qualitätssicherheit zu gewährleisten. Die Gründe für den Einsatz eines solchen Qualitätsmesssystems in diesem Fall waren: Es bestehen Forderungen nach durchgängiger Automatisierung und Standardisierung. Entsprechende Maßnahmen gibt es bereits. Der Drucker soll entlastet werden (Entbindung vom Messen), die Farbregelung soll letztlich dem Drucker durch Automatisierung abgenommen werden. Die Produktionssicherheit soll gewährleistet sein. Ein geringerer Makulaturanteil ergibt sich schon durch die jetzige Bildanalyse. 21 22 4 Fallstudien zu Farbmesssystemen Ifra Special Report 3.35 Durch Protokollausgabe ist eine Qualitätsanalyse möglich und könnte bei Akzeptanz auch als Referenz für die Druckerei gegenüber dem Kunden dienen. In der Produktion von der Axel Springer Verlag AG wurden folgende Messsysteme getestet. Versuchsort: Messsystem: Systematik: Berlin, Ullsteinverlag ATD News der Firma X-Rite Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, Spektrale Farbmessung, Druckkontrollstreifen (Graubalance) Das System wurde separat neben der Maschine aufgebaut (bei kompletter Installation ist das System auf dem Steuerpult platziert). In der Zeitung wurde auf jeder Seite ein 2 mm hoher Graubalancestreifen mitgedruckt. Zunächst wurden anhand von Volltonfeldern die Volltondichten lt. DIN ISO 12647-3 eingestellt. Daraus wurden Dichtesollwerte für die Graubalance mit Cyan = 0.58, Magenta = 0.62 und Gelb = 0.70 errechnet und dem System als Sollwerte vorgegeben. Der Drucker hat die jeweils einzustellende Seite ausgemessen und nach den auf dem Monitor angezeigten Werten die Farbe korrigiert. Die Farbe konnte so in allen Zonen gleichmäßig eingestellt werden. Die Funktionsfähigkeit des Messsystems wurde nachgewiesen. Die Graubalance ist gut über die Dichte regelbar. © 2002 Ifra, Darmstadt Das System fand Akzeptanz beim Drucker. Es wurde als Hilfe angesehen und es wird die Möglichkeit positiv bewertet, dass Prozessgrößen messbar und somit gezielter einstellbar werden. Das System fand Akzeptanz beim Druckereileiter. Gegebenenfalls könnten Proofs eingespart und Reklamationen gesenkt werden. Der Graubalancestreifen kann ins Layout eingepasst werden. Dies ist gerade bei der Zeitung vorteilhaft, da somit ein Kontrollelement z. B. als Linie im Kopf oder Fuß der Seite untergebracht werden kann, welches dem Leser nicht als solches auffällt. Versuchsort: Messsytem: Systematik: Produktionsstandorte der Zeitung „Bild“ MiniTarget (Ugra/Fogra), MTC 920 der Firma Techkon Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, kamerabasierende Messung, spezielles Messfeld Das System MiniTarget wurde in der Wetterseite der Zeitung „Bild“ integriert, um eine langfristige Kontrolle mehrerer Druckorte durchzuführen. Es konnten gute Genauigkeiten im Vergleich zu herkömmlichen Dichtemessungen mit größeren Messfeldern erzielt werden (ca. 0,02 Dichte Abweichung). 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget Versuchsort: Datum: Messsystem: Systematik: Druckzentrum „Freie Presse“, Chemnitz 19. Dezember 2000 MiniTarget (Ugra/Fogra), MTC 920 der Firma Techkon Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung, kamerabasierende Messung, spezielles Messfeld 5.1 Messsystem gen wird ein Proof erstellt, bei dem gedruckten Wochenprodukt nicht. Eine Farbvoreinstellung ist geplant. Es wird z. Zt. prozentual voreingestellt. Während der Produktion wurden mehrmals über die Auflage jeweils 40 Exemplare und einmal im stabilen Fortdruck ohne Nachstellen 400 Exemplare [Flü85] entnommen. Es erfolgte eine Doppelproduktion mit einer Auflagenhöhe von insgesamt 84 000 Ex. Innerhalb der Produktion wurde das Papier (andere Ausgabe) gewechselt. Die Druckgeschwindigkeit lag bei 50 000 Ex./h (25 000 U/h). Während der Auflage wurde nicht gemessen. Eine Regelung ist nicht vorhanden. Die ISO-Norm wurde als Zielvorgabe nicht berücksichtigt. Korrekturen erfolgten nach subjektiver Einschätzung des Druckers durch das Verstellen der Farbzonenschrauben. Es wird ein Messelement MiniTarget (10 x 7 mm), welches verschiedene Messfelder enthält, mitgedruckt. Die Messung erfolgt offline mittels einer MiniTarget Kamera MTC 920 (digitale Bildaufnahme mittels CMOSMatrixsensor). Mit der Windowssoftware MTC PRO kann über verschiedene Parameter ausgewertet werden z. B. Volltondichte, Tonwertzunahme bei 50 %, Graubalance, Lab. In der Praxis erfolgt die Auswertung direkt an der Maschine. Der Drucker erhält eine Qualitätseinschätzung mittels Smily und Abweichungen zum Sollwert und reagiert darauf. Mittlerweile gehört zum System auch eine Datenbank. Sie erlaubt Auswertungen über mehrere Auflagen und damit grössere Zeiträume. So lassen sich längerfristige Trends im Verhalten der Maschine oder Unterschiede zwischen verschiedenen Materialien dokumentieren. Zur Eichung des Messsystems muss einmalig für die jeweilige Papier-Farbe-Kombination ein Kalibrationsstreifen bestehend aus 25 Farbfeldern mitgedruckt werden. Die Messelemente können problemlos und kostenlos bei der Ugra aus dem Netz heruntergeladen werden und werden auf den entsprechenden Anwendungsfall lizenziert. Die Ausmessung der Druckproben und die Auswertung erfolgten nachträglich im Labor des Institutes. Ziel der Versuche war es, unter den Bedingungen einer normalen Zeitungsproduktion mit einem entsprechenden System der Probeentnahme zu ermitteln, was in entsprechenden Produktionszyklen passiert, wie sich die Kurzzeitschwankungen um ein Probeexemplar und das Langzeitverhalten über die Auflage (Trend) gestalten und welche Konsequenzen sich für das Kontrollverhalten und die Regelung ergeben. Gleichzeitig wurde durch die Auswahl eines bereits im Zeitungsdruck eingesetzten und dafür konzipierten Messsystem eine weitere Fallstudie möglich. 5.2 Testdurchführung 5.3.1 Allgemeine Anmerkungen zum Testsystem Die Druckversuche erfolgten an einer MAN Uniman 4/2 S im Modul 8-er Turm. Die Produktionsbedingungen ergaben sich mit einer Rasterfeinheit von 44 L/cm, einer Plattenherstellung über CTP, einer Druckfarbenreihenfolge von K, C, M, Y. Für die Normalproduktion der Tageszeitun- Außer der unproblematischen Beschaffung der Messelemente spricht für die Anwendung im vorliegenden Fall, dass mit einer Messung mehrere Parameter pro Exemplar erfasst werden können (ca. 1000 Proben waren insgesamt auszumessen). Diese wurden in der damaligen Programm- 5.3 Testauswertung Probenentnahme Zählerstand betrachtet als Gesamtauflage Exemplare 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 000 (Papier 1, 45 g/m2) 7 000 11 150 12 800 (Papier 2, 45 g/m2) 16 825 20 875 25 175 29 225 33 275 37 350 38 650 41 625 10 20 20 20 20 20 20 20 20 20 200 20 Tabelle 5.1: Übersicht über die Probenentnahme, der in der Auswertung dargestellten Proben 23 24 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt version in einem Textfile abgespeichert und konnten dann in das Programm Microsoft Excel eingelesen und ausgewertet werden. Die neuere Version der Software enthält nun eine kleine Datenbankfunktion zur übersichtlicheren und einfacheren Auswertung. Priorität bei der Auswertung hatte der Verlauf der entsprechenden Messwerte über die Auflage (Relativwerte). Für die Auswertung wurden von der Doppelproduktion die Exemplare mit Registermarke berücksichtigt. In Tab. 5.1 befindet sich eine Übersicht über die für die Auswertung berücksichtigten Proben. Zur besseren Übersichtlichkeit sind die ca. 400 Exemplare in den Diagrammen über den Verlauf aneinandergereiht. In Bild 16 und 17 sind zusätzlich die Volltondichten und Tonwertzunahmen über die Auflagenhöhe dargestellt. Bereits 20 Exemplare zeigen einen charakteristischen Streubereich, der es in diesem Fall nicht erforderlich macht, darauf regelungstechnisch zu reagieren (z. B. Schwarz). Ist die Abweichung größer als die Kurzzeitstreuung, ist ein Trend abzuleiten. Dabei spielt die Schwankung über die gesamte Auflage bei der Trendermittlung eine Rolle. Diese zeigt sich im Verhalten der Farbe Gelb. Die Aussagen bestätigen sich auch im Verlauf der Dichten über die entsprechende Anzahl der Probenexemplare und somit über die Auflage (Bild 15). Schwarz zeigt die konstanteste Kurve. Bei Cyan und Magenta ergibt sich eine kleine Kurvenänderung in der Nähe des Papierwechsels. Gelb zeigt erwartungsgemäß die höchsten Schwankungen aber auch eine Trendendwicklung. 5.3.3 Farbauswertung 5.3.2 Auswertung der Dichte und Tonwertzunahme Als Maß für die Streuung wurde die Standardabweichung mit dem Programm Microsoft Excel ermittelt. Probemessungen (1 Exemplar mehrmals mit und ohne Bewegung der Kamera) und die Auswertung der sich daraus ergebenen Standardabweichung haben ergeben, dass das Messsystem so genau misst, dass Aussagen über Schwankungen über die Auflage gemacht werden können. Es kann abgeleitet werden, dass bei einem Stichprobenumfang von 200 Exemplaren nicht viel mehr passiert, als bei 20 Exemplaren. Es bringt keine verbesserte Aussage. E*ab Die Auswertung von ∆ E*ab erfolgte nach bekannter Formel. Den Bezug stellte das erste Probenexemplar der Auflage dar (Änderung bei Papierwechsel). An dieser Stelle soll auf die Auswertung des Graubalancefeldes eingegangen werden (Bild 13 und 14). Weitere Diagramme zur Farbauswertung sind in Bilder 18 und 19 zusammengefasst. Der Anstieg von ∆ E*ab in der Graubalance über die Auflage ist ein Signal für die Farbabweichung in der Farbführung. Es ist ein signifikanter Anstieg der b-Kurve ersichtlich, d. h. der Gelbanteil erhöht sich. E*ab Graubalancefeld 8,00 7,00 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare Bild 13: ∆ E*ab des Graubalancefeldes über Probenexemplare 270 300 330 360 390 420 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Die Kurvenverläufe von ∆ E*ab bei Gelb 50 % (Bild 19), bzw. die in Kapitel 5.3.2 gemachten Aussagen bestätigen dies. Der direkte Vergleich der Diagramme für die Volltondichten, Tonwertzunahmen und die Verläufe von ∆ E*ab bei Vollton und 50 % Tonwert zeigt, dass vorhandene Trends in jeder Darstellung ersichtlich sind. 5.4 Zusammenfassung der Ergebnisse Ziel der Untersuchungen war die Analyse des Druckprozesses einer normalen Zeitungsproduktion. Es wurde während der Auflage nicht gemessen. Korrekturen erfolgten nach subjektiver Einschätzung der Drucker. Mittels gezielter Probenentnahme und nachträglicher Auswertung wird der Verlauf der Messwerte erfasst. Es kann eingeschätzt werden, dass die Messunsicherheit des Systems deutlich unter der Streuung der in der Auflage gemessenen Messwerte liegt. Die an 200 aufeinanderfolgenden Exemplaren ermittelte „Langzeitstreuung“ der Messwerte unterscheidet sich nicht wesentlich von der an 20 aufeinanderfolgenden Exemplaren festgestellten „Kurzzeitstreuung“. Bei Nutzung nur eines Messwertes pro Messzyklus und Kontrollfeld ist die Streubreite zu beachten. Liegen Messwerte innerhalb dieser Streubreite kann kein Fehlersignal abgeleitet werden. L L*a*b* Graubalancefeld a b 14 65 60 12 55 50 10 45 8 40 35 L 6 30 ab 25 4 20 2 15 10 0 5 0 -2 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare Bild 14: Lab des Graubalancefeldes über Probenexemplare 270 300 330 360 390 420 25 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt Optische Dichte Volltondichte Cyan 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 300 330 360 390 420 300 330 360 390 420 300 330 360 390 420 Probenexemplare Optische Dichte Volltondichte Magenta 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 Probenexemplare Optische Dichte Volltondichte Gelb 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 Probenexemplare Volltondichte Schwarz Optische Dichte 26 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare Bild 15: Volltondichten über die Probenexemplare 270 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 Optische Dichte Volltondichte Cyan 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 31000 35000 39000 31000 35000 39000 31000 35000 39000 31000 35000 39000 Auflagenhöhe Optische Dichte Volltondichte Magenta 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 Auflagenhöhe Optische Dichte Volltondichte Gelb 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 Auflagenhöhe Optische Dichte Volltondichte Schwarz 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 3000 7000 11000 15000 19000 23000 Auflagenhöhe Bild 16: Volltondichten über die Auflage 27000 27 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt Tonwertzunahme Cyan Tonwertzunahme [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 31000 35000 39000 31000 35000 39000 31000 35000 39000 35000 39000 Auflagenhöhe Tonwertzunahme Magenta Tonwertzunahme [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 Auflagenhöhe Tonwertzunahme Gelb Tonwertzunahme [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 3000 7000 11000 15000 19000 23000 27000 Auflagenhöhe Tonwertzunahme Schwarz 35 Tonwertzunahme [%] 28 30 25 20 15 10 5 0 3000 7000 11000 15000 19000 23000 Auflagenhöhe Bild 17: Tonwertzunahmen über die Auflage 27000 31000 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 E*ab E*ab Cyan 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 270 300 330 360 390 420 270 300 330 360 390 420 270 300 330 360 390 420 Probenexemplare E*ab E*ab Magenta 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare E*ab E*ab Gelb 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare E*ab E*ab Schwarz 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare Bild 18: ∆ E*ab der Volltonfelder über Auflage 29 5 Druckversuche mit der Anwendung MiniTarget Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt E*ab E*ab Cyan 50% 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 270 300 330 360 390 420 270 300 330 360 390 420 300 330 360 390 420 Probenexemplare E*ab E*ab Magenta 50% 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare E*ab E*ab Gelb 50% 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare E*ab Schwarz 50% E*ab 30 18,00 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 0 30 60 90 120 150 180 210 240 Probenexemplare Bild 19: ∆ E*ab der Rasterfelder (50%) über Auflage 270 6 Anforderung an Farbmesssysteme für den Zeitungsrollenoffsetdruck © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 6 Anforderung an Farbmesssysteme für den Zeitungsrollenoffsetdruck Im Rahmen der Initiative „Web Offset Champion Group“ ergab eine Umfrage unter 50 international führenden Rollenoffsetdruckunternehmen 1999 (90 % Heatset, 10 % Zeitung) Verbesserungspotentiale u. a. in: > Einrichtemakulatur 98 % > Einrichtezeit 91 % > Auflagenmakulatur 90 % > Gleichbleibende Druckqualität 81 % > Maschineneinstellung und Bedienung 73 % [Hil01]. In [Thei00] werden die Trends der Zukunft u. a. in Farbmessung/Farbregelung und Maschinensteuerung (Diagnosesysteme für Beurteilung von Druckprozessstörungen) gesehen. Ein Vergleich zwischen manuellen und durch Automation unterstützten Einrichtevorgänge bei mehrfarbigen Druckaufträgen in [Kipp00] zeigt, dass sich beim automatisierten Einrichten betreffs Farbvoreinstellung und Farbeinstellung die Zeiten wesentlich minimieren. Die betrachteten Systeme lassen gerade in diesen Bereichen eine Verbesserung erwarten. 6.1 Technologische Anforderungen Zeitungserprobt sind Systeme mit Handmessung. Ein Nachteil dabei ist, dass der Messzeitpunkt subjektiv gewählt wird und sich allmählich aufbauende Fehler oder spontane Veränderungen erst erfasst werden, wenn wieder gemessen wird. Für geschlossene Regelungen werden dagegen permanent automatisch Inline-Messungen durchgeführt. Angebotene Closed loop Systeme für den Rollenoffsetdruck werden derzeit hauptsächlich im Akzidenzbereich eingesetzt. Für den Einsatz solcher Messsysteme in der Zeitung müssen folgende Aspekte beachtet werden. 1. Der Zeitungsdruck arbeitet im Vielbahnbetrieb mit variabler Bahnführung. Dies würde einen vielfachen Einsatz von Messköpfen (je ein Messkopf für Vorderund Rückseite der Bahn) bedeuten. Um die Investitionen in Grenzen zu halten, sollte das System modular aufgebaut sein und in einer ersten Ausbaustufe die Messung an den ökonomisch wichtigsten Bahnen (Inserate) ermöglichen. Die Anordnung sollte möglichst nahe am Druckort erfolgen. Für die Umsetzung einer effektiven Regelung sind außer der Zeit für den Bahnweg von Druckwerk bis Messort, die Zeit für Auswertung der Messung und Errechnung der Regelgröße und die Zeit für die Verstellaktionen am Farbwerk zu beachten. 2. Für zonenweise stellbare Farbsysteme ist eine Messung über die Bahnbreite zweckmäßig. Bei scannenden Systemen sind die Zeitabstände zwischen den Messungen des jeweils gleichen Messfeldes von der Breite der Bahn abhängig (auf dem Markt befindlichen Systeme messen in eine Richtung, in die andere Richtung wird der Messkopf zurück transportiert). Einzelne Messun- gen sind eine schlechte Grundlage für eine Regelung. Folgen könnten unnötige Korrekturen sein, die u. U. die Regelung unstabil machen. Deshalb sollten Mehrfachmessungen der Messfelder und eine Durchschnittsbildung erfolgen. Für den Anfahrprozess werden andere Strategien gebraucht als für den Fortdruck. Die Messrate muss auf die Art der Regelung abgestimmt sein. Zeitungsdruckmaschinen haben kurze Farbwerke mit kurzen Reaktionszeiten (abhängig von der Farbbelegung). Offen ist die Frage, wie viel Messungen benötigt werden, um eine sinnvolle Regelung in einer Zeitungsdruckmaschine umzusetzen. Innerhalb dieses Projektes können dazu keine Aussagen gemacht werden. Die Verkürzung des Messabstandes, wichtig bei hohen Geschwindigkeiten und bei kurzen Reaktionszeiten von Zeitungsdruckfarbwerken, könnte durch eine Mehrfachanordnung von Messköpfen auf einer Bahnseite, durch eine Reduzierung der Messpunkte oder der Anzahl der Messungen pro Messfeld, die vor einem Stellvorgang ausgewertet werden, erfolgen. 3. Die Messfelder sollten möglichst unauffällig sein, so dass ein Einbau in das Layout wenig Probleme schafft. Die folgenden Beispiele zeigen, dass Messelemente in das Layout eingebaut werden können. Zeitung „Blick“, CH MiniTarget Zeitung „Tagblatt“, CH MiniTarget Zeitung „Vorarlberger Nachrichten“, A Grauflächen (keine Graubalancefelder) werden im ersten Seitenkopf angeordnet, können als Messfelder genutzt werden Zeitung „Mannheimer Morgen“, D Vollton Cyan (Referenz), buntes Grau (Balancesteuerung), schwarzes Grau (Vergleich) Zeitung „Saarbrücker Zeitung“, D dünner Graustreifen im Kopf, visuelle Kontrolle Zeitung „Frankfurter Neue Presse“, D Graustreifen im Fuß Zeitung „Darmstädter Echo“, D Messfelder Vollton und Grau Zeitung „Pforzheimer Zeitung“, D Messpunkte Vollton Zeitung „The Hindu“, Indien Messfelder Vollton und Grau Zeitung „Ostseezeitung“, D Messfelder Vollton Auf der Wetterseite bzw. Fernsehprogramm werden in folgenden Schweizer Zeitungen regelmäßig Kontrollelemente mitgedruckt: 31 32 6 Anforderung an Farbmesssysteme für den Zeitungsrollenoffsetdruck Ifra Special Report 3.35 Aargauer Zeitung, Berner Zeitung, Bieler Tagblatt, Le Matin, St. Gallen Tagblatt, Tagesanzeiger [Kün98]. So arbeiten z. B. 80 % Schwedischer Zeitungen mit Graubalanceelementen. Dies führt zu Vereinheitlichung der Druckbedingungen und bringt den Anzeigenkunden eine größtmögliche Farbkonsistenz [Werf99] (Anwendungsbeispiel in [Kar99]). Eine Messung im Bild würde den Verzicht auf Messfelder ermöglichen. Sie ist aber für den Rollenbereich noch nicht verfügbar. Einen ersten Ansatz bilden bei entsprechender Ausstattung Bahnbeobachtungsysteme. 4. Das Messsystem sollte sich für Neuinstallationen und Nachrüstung an vorhandene Rotationen eignen. 5 Obwohl die Toleranzen bei Zeitung größer sind als im Akzidenzdruck (DIN ISO 12647-2) sind aber mit Rücksicht auf Semicommercialfüllproduktion und HeatsetColdset-Hybridtechnologien [Mül01] die Toleranzvorschriften des Akzidenzdrucks zu berücksichtigen. Vorhandene Regelsysteme setzen voraus, dass Farbschichtdicken zonenweise beeinflusst werden können. Dies ist bei Aniloxmachinen nicht gegeben. Trotzdem bieten sich Offline-Messsysteme zur Qualitätsdokumentation an. Bei der Gestaltung der Messsysteme sollten die existierenden Standards beachtet werden (z. B. Messgeometrie). 6.2 Betriebswirtschaftliche Anforderungen Die Wirtschaftlichkeit einer Investition von ClosedLoop oder Open-loop Farbsteuersystemen ist nicht pauschal ermittelbar, da zu viele Parameter der individuellen Produktionsbedingungen einfließen. Als Einsparpotential sind zu nennen: 1. Makulaturreduzierung beim Einrichten von Farbseiten. Der Beitrag zur Papierkosteneinsparung ist jedoch nur schwer anzugeben, da beim Einrichten der Maschinen in der Regel mehrere weitere Ursachen zu Makulatur führen, insbesondere Register und Passereinstellungen. Ob eine schnellere gute Farbstellung tatsächlich zu weniger Makulatur führt, hängt somit davon ab, ob die Farbeinstellung in der jeweiligen Produktion tatsächlich der längste Stellprozess ist. 2. Makulatureinsparung im Fortdruck. In vielen Produktionsfällen ist der Fortdruck recht stabil, plötzliche Farbabfälle sind sehr selten und geht in der Regel mit einer sowieso auftretenden Maschinenstörung parallel. Somit werden durch Farbsteuersysteme nur solche Fälle ausgeschlossen, bei den in einer traditionellen Produktion ein kontinuierlicher Farbdrift vom Drucker nicht bemerkt wird. Allerdings ist sehr schwer abzuschätzen, ob und wie viel Fälle anzusetzen sind, bei denen dann makuliert wird. In der Mehrzahl der Praxisfälle wird wohl die schlechte Qualität trotzdem verkauft werden. © 2002 Ifra, Darmstadt 3. Die Einsparung von Produktionszeit ist direkt mit der Makulatureinsparung verknüpft. 4. Reduzierung von Proofkosten. Wenn für den Andruck kein Abstimmproof notwendig wäre, könnte nicht nur die Materialeinsparung, sondern durch den Wegfall der gesamten Prozessstufe erhebliche Einsparungen erzielt werden. Allerdings ist der Proof nicht nur durch den Andruck definiert, sondern wird in der Vorstufe meist sowieso angefertigt, um das Vorstufenergebnis zu qualifizieren und z. T. gegenüber dem Kunden nachzuweisen. So ist schwer zu quantifizieren, in wie viel Fällen man sowieso auf das Proof verzichten kann, und wann man unabhängig vom Druck aufgrund des Kunden sowieso ein Proof anfertigt. 5. Qualitätserhöhung. Tatsächlich ist davon auszugehen, dass die Druckqualität über die Auflage gleichmäßiger und besser wird. Allerdings ist nur schwer abzuschätzen, ob damit tatsächlich ein höherer Preis bei den Anzeigen zu erzielen ist oder sich ein Kunde aufgrund dieser Qualitätsaspekte für eine Anzeige entschließt. Ob Reklamationskosten tatsächlich und in welchem Anteil aufgrund eines Closed-Loop Messsystems vermeidbar werden, bleibt offen. Es sind Fälle aus der Praxis bekannt, dass, sobald die Qualität mit Messwerten dokumentiert werden kann, die Zahl der Reklamationen die durch das Druckhaus akzeptiert werden mussten, sich drastisch verringert hat. 6. Personalreduzierung ist nicht direkt möglich, da die Farbkontrolle und -stellung ein integraler Arbeitsprozess für den Drucker ist, die nicht herausgelöst reduzierbar wäre. Allerdings ist unstrittig, dass die Arbeitsbelastung für einen Drucker durch eine Farbsteuerung sinkt und bei vernünftiger Arbeitsorganisation dieser Vorteil anderweitig nutzbar wäre. Nimmt man an, dass mit einem Farbsteuerungssystem die Arbeitsbelastung des Druckers um 25% reduziert wird, wäre dieser Effekt dann nutzbar, wenn durch andere, organisatorische und technische Maßnahmen eine zusätzliche Reduzierung ermöglicht wird, so dass eine Person einzusparen wäre. Folgende Kosten sind zu erwarten: 7. Investitionen und laufende Service- und Reparaturkosten. Je nach Anzahl der ausgestatteten Stränge sind diese Kosten recht sicher abzuschätzen: 250 000 EUR mit jährlich ca. 3–5% Servicekosten. 8. Durch die Platzierung der Kontrollelemente entstehen zusätzliche Papierkosten. Jedoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass dafür breitere Papierbahnen eingesetzt und/oder Ränder in einer zusätzlichen Nachverarbeitung abgeschnitten werden, eher gering. Vielmehr wird man versuchen, diese Elemente möglichst wenig störend in das Layout zu integrieren und mit zu verkaufen. Ein Verlust von Anzeigenplatz ist sicher sehr selten anzunehmen. 6 Anforderung an Farbmesssysteme für den Zeitungsrollenoffsetdruck © 2002 Ifra, Darmstadt In der Summe zeigt sich, dass man mit Kosten und Einsparungen rechnen muss, die hier nur äußerst grob abgeschätzt werden können. Zur modellhaften Darstellung des Effektes bietet sich an, die Einsparungen alleine auf die Personalkosten zu beziehen und davon auszugehen, dass messbare Effekte in der Makulatur, Produktionszeit sowie Proof- und Qualitätskosten nicht auftreten, sondern sich eine Arbeitsreduzierung um 25% bei einem Drucker einstellt. Setzt man 75 000 EUR p.a. Personalkosten an, hätte sich die Investitionssumme von 250 000 EUR erst nach 13 Jahren amortisiert. Wenn man die Person jedoch direkt rechnet (weil durch andere Maßnahmen eine Einsparung vorbereitet war), liegt man mit gut drei Jahren in einer realistischeren Größenordnung für eine Investition. Es zeigt sich somit, dass die Farbsteuerungssysteme für heutige Praxisbedingungen in den meisten Fällen bei einer rein wirtschaftlichen Entscheidung noch zu teuer sind. Ihre Investition erscheint heute nur in einer Situation sinnvoll, in der beim Personal Reserven in der Arbeitsbelastung vorhanden sind und durch die mit der Einführung einer Farbsteuerung verbundenen weiteren Arbeitsentlastungen Personaleinsparungen ausgelöst werden können. Ifra Special Report 3.35 33 34 7 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Ifra Special Report 3.35 © 2002 Ifra, Darmstadt 7 Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Die derzeitige Situation im Zeitungsoffsetdruck ist derart, dass die Farbqualität im Auflagendruck nicht geregelt und kaum gemessen wird. Der Drucker überprüft subjektiv nach visuellem Eindruck und seiner Erfahrung die Qualität und nimmt entsprechende Einstellungen an der Maschine vor. Es besteht mit der Einführung produktionsbegleitender Farbqualitätsmessungen ein Potential zur Qualitätssicherung und Produktivitätserhöhung. In der vorliegenden Studie wurde untersucht, welche Möglichkeiten der Markt bereits jetzt für den Zeitungsdruck bietet. Dabei wurde besonderer Wert auf Systeme mit geschlossenem Regelkreislauf gelegt. Der Markt bietet Inline-Messsysteme mit Einbindung in geschlossene Regelkreise für die Farbsteuerung an Akzidenzmaschinen an. Derartige Systeme wurden in 2 Fallstudien untersucht. Aus technischer Sicht ist deren Einsatz im Zeitungsdruck nicht ohne weiteres möglich. Die Regelungssysteme sind hinsichtlich Bahnbreite und Geschwindigkeit im Zeitungsdruck einsetzbar. Einer direkten Anwendung bestehender Systeme im Zeitungsdruck stehen unter den jetzigen Bedingungen entgegen > ein zwingender Mehrbahnbetrieb (typischerweise 5 Bahnen) > gravierend kürzere Reaktionszeiten der Zeitungsfarbwerke auf Verstellungen. Ein Lösungsansatz wäre die Zweifach- oder Mehrfachanordnung der Messköpfe. Aus ökonomischer Sicht wären erste Installationen an interessanten Bahnen (farbige Großanzeigen) zweckmäßig – mit schrittweiser Nachrüstung der anderen Vierfarbbahnen. Die Anordnung sollte möglichst direkt am Druckort erfolgen, denn vom Abstand zwischen Messort und Druckeinheit hängt auch ab, wie viel Bahnlänge verloren geht, ehe Korrekturen wirksam werden. Da im Zeitungsdruck keine Trocknungsaggregate vorhanden sind, kann die Messung nahe am Druckturm erfolgen (Anordnung der Registersysteme erfolgt bereits in dem Bereich). Empfehlenswert für Messsystemanbieter in Verbindung mit Maschinenherstellern wäre die Schaffung einer Beispiellösung für die Zeitungsdruckanwendung als Regelkreis, um den Investitionsumfang klarer quantifizieren zu können. Für Anwender wäre dann eine Kostenanalyse interessant, um unter den konkreten Bedingungen der Marktlage Einsparpotentiale zu quantifizieren. Es gilt nach Layoutlösungen zu suchen. Layoutseitige Zwänge und Bedingungen sind gegen Nutzen der kontrollierten Produktion abzuwägen. Kontrollelemente können sehr klein gehalten werden, sind aber bei zonenweise regelbaren Farbwerken quer über die gesamte Seite in das Layout einzufügen. Eine Nutzung des Bereiches der Punkturen ist dafür möglich, aber es gibt auch Beispiele einer geschickten Einordnung von Messelementen in die Gestaltung der Seite, z. B. grauer Querstreifen oder Zeile aus kleinen farbigen Feldern geringer Höhe, durchgehende Farbstreifen o. ä. (gegebenenfalls sollte ein Layoutwettbewerb in der Gestaltungsbranche angeregt werden). Stufenweise ausgebaute Mess- und Steuerungssysteme werden auch in Applikationen für den Zeitungsdruck angeboten. Dies sind Systeme zur Offline-Messung mit messungsunterstützter manueller Steuerung und Inspektionssysteme. Aus diesem Bereich existieren Anwendungen bzw. wurden Tests durch Mitglieder der Arbeitsgruppe durchgeführt. Eine weitere Fallstudie beinhaltete einen Druckversuch, der die in einer normalen Zeitungsproduktion ohne Messen und Regeln während der Produktion vorhandenen Kurzzeit- und Langzeitschwankungen über die Auflage dokumentiert. Eine wichtige Voraussetzung der Regelung der Farbqualität im Druck ist eine durchgängige Automatisierung und Standardisierung, insbesondere der Vorstufenprozesse. Erst dadurch und durch Kontrollieren und Messen überhaupt wird das Arbeiten nach Standards möglich. Steigende Anforderungen der Kunden einerseits und die bereits gegebenen technischen Möglichkeiten der Messung der Farbqualität andererseits sollten im größeren Umfang von Anwendern erkannt und umgesetzt werden. 8 Literaturverzeichnis © 2002 Ifra, Darmstadt Ifra Special Report 3.35 8 Literaturverzeichnis Das Literaturverzeichnis beinhaltet zitierte (an entsprechenden Stellen im Text gekennzeichnet) und weiterführende Literatur. 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Promenade 167 a, 61352 Bad Homburg Tel.: +49 (6172) 457177 Fax.: +49 (6172) 41620 http://www.dotzel.de Innomess Elektronik, D Schwarzschildstraße 1, 12489 Berlin Tel.: +49 (30) 63925225 Fax.: +49 (30) 63925226 http://www.innomess-elektronik.de Perretta Graphics Corp., USA 40 Violet Avenue, Poughkeepsie, NY 12601 Tel.: (914) 473 0550 Fax.: (914) 454 7507 http://www.perretta.com PressTech Controls Ltd., UK Maxted Road, Hemel Hempstead, Herts HP2 7ED Tel.: +44 (1442) 236655 Fax.: +44 (1442) 238621 http://www.presstech.com QTI Europe, Inc., NL Flevolaan 9, 1382 JM Weesp Tel.: +31 (294) 496222 Fax.: +31 (294) 431016 http://www.qtiworld.com System Brunner AG, CH Via Antonio Ciseri 17, 6600 Locarno Tel.: +41 (91) 751 64 89 Fax.: +41 (91) 752 13 19 http://www.systembrunner.ch TECHKON GmbH, D Wiesbadener Straße 27, 61462 Königstein (Taunus) Tel.. +49 (6174) 92 44 50 Fax.: +49 (6174) 92 44 99 http://www.techkon.com THETA SYSTEM Elektronik GmbH, D John-F.-Kennedy-Str. 9, 82194 Gröbenzell b. München Tel.: +49 (8142) 46 78 0 Fax.: +49 (8142) 46 78 90 http://www.theta-system.de Tobias Associates, Inc., USA 50 Industrial Drive, P.O. Box 2699, Ivyland, PA 18974-0374 Tel.: (215) 322 1500 Fax.: (215) 322 1504 http://www.densitometer.com Viptronic, I J.-Kravogl-Straße 3, 39042 Brixen Tel.: +39 (472) 835 122 Fax.: +39 (472) 834 122 http://www.viptronic.com WEB Printing Controls Co., Inc., USA 23872 North Kelsey Road, Lake Barrington, IL 60010 Tel.: (847) 382 7970 Fax.: (847) 382 2348 http://www.webprintingcontrols.com X-Rite GmbH, D Stollwerckstraße 32, 51149 Köln Tel.: +49 (2203) 9145 –0 Fax.: +49 (2203) 9145 19 http://www.x-rite.com 39 Weitere Ifra Special Reports zum Bereich: 3 Rotationsmaschinen (Stand Mai 2002) 3.10 Bessere Auslastung der Zeitungsrotation (Teil 2) 3.11 Das Mehrfarben-Passerverhalten von Zeitungspapier im Gummi/Gummi- und Satelliten-Druck 3.12 Welche Entwicklungsdefizite bestehen noch bei Anilox-Offset? 3.13 Die Produktion von Schmuckfarben in der Zeitung mit Skalenfarben 3.14 Wie lassen sich Vorraussetzungen für den 4 + 4 Druck schaffen? 3.15 Das Vermeiden von Emulgier-Problemen in farbzonenfreien Offset-Druckwerken 3.16.2 Richtlinien für die Spezifizierung, Inbetriebnahme und Abnahme einer Zeitungs-Offset-Rotation 3.17 Der Trend zu integrierten Druckmaschinen- und Versandraumsteuerungen. Wie stehen die Hersteller dazu? 3.18 Feuchtwerke für Zeitungsrotationsmaschinen 3.19 Qualitätspotential im Vierfarbendruck und Wirtschaftlichkeit von Anilox-Offset in der Zeitungsproduktion im Vergleich zu konventionellem Offsetdruck 3.20 Farbabweichungen und Farbstreuungen im Zeitungsdruck 3.21 Wirtschaftlicher Einsatz von Blindplatten 3.22 Offsetgummitücher und ihr Einfluß auf die Druckqualität 3.23 Die Leistungsfähigkeit von elektronischen Registerregelungen im Zeitungsdruck 3.24 Schaffen bessere Zeitungsdruckfarben und -papiere Abhilfe bei Abreiben, Abschmieren und Abliegen? 3.25 Ursachen für das Abschmieren, Abliegen und Abreiben von Offset-Zeitungsdruckfarbe auf Zeitungsdruckpapier 3.27 Verbesserung der Druckqualität mit Trocknern und höherwertigen Papieren 3.28 Die in der Praxis erreichte Längs-Passergenauigkeit im Vierfarb-Zeitungsdruck 3.29 Praktibilität von Papierrollenauspack- und Klebestellenvorbereitungsrobotern in Zeitungsbetrieben 3.30 Die im Zeitungsoffsetdruck in der Praxis auftretenden Farbabweichungen und Farbstreuung 3.31 Qualitätskontrolle mit Hilfe von „Mini Targets“ 3.32 Digitaldruck für Zeitungen? Möglichkeiten und Perspektiven 3.33 Optimierung der Produktivität in der Zeitungsherstellung 3.34 Investments in Press and Mailroom (nur in Englisch verfügbar) Alle Ifra Special Report-Bereiche 1 Materialien 2 Prepress 3 Rotationsmaschinen 4 Versandraum und Vertrieb Falls Sie an diesen Ifra Special Reports interessiert sind, wenden Sie sich bitte an: Ifra · Washingtonplatz · 64287 Darmstadt · Germany Telefon +49.6151.733-762 · Telefax +49.6151.733-800 · www.ifra.com 5 Kommunikation 6 Allgemeines